JP2002368663A - Adaptive antenna system - Google Patents

Adaptive antenna system

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JP2002368663A
JP2002368663A JP2001169236A JP2001169236A JP2002368663A JP 2002368663 A JP2002368663 A JP 2002368663A JP 2001169236 A JP2001169236 A JP 2001169236A JP 2001169236 A JP2001169236 A JP 2001169236A JP 2002368663 A JP2002368663 A JP 2002368663A
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高明 岸上
Takashi Fukagawa
隆 深川
Yasuaki Yuda
泰明 湯田
Masayuki Hoshino
正幸 星野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an adaptive antenna system that varies antenna directivity, on the basis of the result of estimating direction and degree of angle spread, using an array antenna. SOLUTION: The adaptive antenna system employs a major wave direction estimate section 5, that uses an output signal 4 from a reception section 3 for estimating the arrival direction of an incoming wave with a maximum power, an angle spread estimate section 6 that estimates angle spread in the arrival direction of the incoming wave with the maximum power, and a weight- generating section 7 that directs the directivity of the array antenna 1 in the arrival direction of the incoming wave with the maximum power and generates a variable array weight, on the basis of a result of estimate by the angle spread estimate section 6 for the beam width, and can form directivity of the array antenna with an optimum beam width, according to the spread angle in a direction of a desired wave.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アレーアンテナを
用いた方向及び角度広がり推定結果を基にアンテナ指向
性を可変する適応アンテナ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adaptive antenna device that changes an antenna directivity based on a result of estimating a direction and an angle spread using an array antenna.

【0002】[0002]

【従来の技術】複数のアンテナ素子からなるアレーアン
テナを用いて、電波の到来方向推定を行う方法として、
MUSIC、ESPRIT、Capon、フーリエ法が
ある。例えば、MUSIC法に関しては、文献R.O.
Schmidt、“Multiple Emitter
Location and Signal Para
meter Estimation”、IEEE Tr
ans.,AP−34,pp.276−280(198
6)に記載されている。
2. Description of the Related Art As a method of estimating a direction of arrival of a radio wave using an array antenna including a plurality of antenna elements,
There are MUSIC, ESPRIT, Capon and Fourier methods. For example, regarding the MUSIC method, reference R. O.
Schmidt, “Multiple Emitter
Location and Signal Para
meter Estimation ”, IEEE Tr
ans. , AP-34, pp. 276-280 (198
6).

【0003】また、到来波の角度広がりの推定法とし
て、N.S.M.Shah他、“MUSICアルゴリズ
ムを用いた到来方向と角度広がりの同時推定”、2000年
電子情報通信学会通信ソサエティ大会B-1-31に記載され
ている。また、所望波および干渉波方向が既知の場合、
所望波方向に指向性ビームを向け、干渉波方向にヌルを
向けるビーム形成のアルゴリズムとして、DCMP法が
一般的に知られている。
As a method for estimating the angular spread of an incoming wave, N.I. S. M. Shah et al., "Simultaneous Estimation of Direction of Arrival and Angular Spread Using MUSIC Algorithm", IEICE Communications Society Conference B-1-31, 2000. Also, if the desired wave and the interference wave direction are known,
A DCMP method is generally known as a beam forming algorithm for directing a directional beam in a desired wave direction and nulling in an interference wave direction.

【0004】さらに、電波の到来方向推定結果を基にア
ンテナの指向性を適応的に変化させる方法として、特開
2000−216620が開示されている。以下、図9
を用いてその動作説明を行う。まず、複数の受信アンテ
ナ50−1〜50−Lと、これらの受信アンテナでより
受信された高周波信号51−1〜51−Lをそれぞれ2
分配する信号分配手段52と、この信号分配手段52に
より分配された一方の系統の高周波信号を用い、前記複
数のアンテナ50−1〜50−Lで受信した受信信号の
共分散行列を求めるとともにこれに基づき複数の到来波
の方位測定を行い、この共分散行列と複数の到来波の方
位情報とを出力するMUSIC法を用いた方位測定手段
53と、この方位測定手段53における測定の結果得ら
れた複数の到来波の方位情報により指定された一つの方
位情報を保存する指定信号保存手段54と、前記信号分
配手段52により分配された他方の系統の高周波信号を
受信し、前記指定信号保存手段54で保存された、指定
された1つの方位以外の信号を抑圧させるための重み付
けを前記共分散行列に基づき演算する重み付け演算回路
55と、前記重み付け演算回路55で演算された重み付
けにより前記複数の受信アンテナ50−1〜50−Lで
受信された高周波信号51−1〜51−Lに重み付けを
行う重み付け手段56と、この重み付け手段より出力さ
れる高周波信号を合成して出力する信号合成手段57と
を含み、信号合成手段57の出力を復調部58により復
調を行う。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-216620 discloses a method for adaptively changing the directivity of an antenna based on the result of estimating the direction of arrival of a radio wave. Hereinafter, FIG.
The operation will be described with reference to FIG. First, the plurality of receiving antennas 50-1 to 50-L and the high-frequency signals 51-1 to 51-L received by these receiving antennas are respectively 2
Using a signal distribution means 52 for distribution and a high-frequency signal of one of the systems distributed by the signal distribution means 52, a covariance matrix of reception signals received by the plurality of antennas 50-1 to 50-L is obtained and calculated. Azimuth measurement means 53 using the MUSIC method which outputs the covariance matrix and the azimuth information of the plurality of arriving waves based on the azimuth measurement of the plurality of arriving waves, and the measurement results obtained by the azimuth measurement means 53 Designated signal storage means 54 for storing one azimuth information designated by the azimuth information of the plurality of arriving waves, and receiving the high-frequency signal of the other system distributed by the signal distribution means 52, A weight calculation circuit 55 for calculating a weight for suppressing a signal other than the one specified azimuth stored based on the covariance matrix; Weighting means 56 for weighting the high-frequency signals 51-1 to 51-L received by the plurality of receiving antennas 50-1 to 50-L based on the weights calculated by the weighting calculation circuit 55, and output from the weighting means. And a signal synthesizing means 57 for synthesizing and outputting a high-frequency signal, and an output of the signal synthesizing means 57 is demodulated by a demodulation section 58.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来は、推定された所
望波の到来方向に対する指向性ビームを形成している
が、実際の伝搬環境下では、無線局周辺の建物などによ
り反射や回折の影響を受け、角度広がりをもって電波は
到来する。所望波の到来波方向へ指向性ビームを向ける
場合、角度広がりに応じた最適な指向性ビームの形成は
従来考慮されていない。また、複数波が到来する環境下
において、最適な到来波を選択する方法としては、最大
電力波を選択するのが一般的であった。しかしながら、
受信電力が大きくても、マルチパス波を多く含む電波を
選択する可能性があった。
Conventionally, a directional beam is formed in the direction of arrival of an estimated desired wave. However, in an actual propagation environment, the influence of reflection and diffraction due to a building or the like in the vicinity of a radio station. In response, radio waves arrive with an angular spread. When directing a directional beam in the direction of the arrival of a desired wave, formation of an optimal directional beam according to the angular spread has not been considered in the past. Further, in an environment where a plurality of waves arrive, as a method of selecting an optimal incoming wave, it is general to select a maximum power wave. However,
Even if the received power is large, there is a possibility that a radio wave including many multipath waves may be selected.

【0006】本発明は、角度広がり推定結果を用いて、
指向性ビーム形成におけるビーム幅を可変にする。ま
た、複数到来波が存在する場合は角度広がりの小さい到
来波方向を選択し、この方向に指向性ビームをむけるこ
とで送受信品質改善を行う適応アンテナ装置を提供する
ことを目的とする。さらには、干渉波方向に対しては、
干渉波の角度広がりに応じたヌル幅のヌルを形成するこ
とで、到来方向推定誤差が含まれる場合でも、ロバスト
な干渉波抑圧が可能となる適応アンテナ装置を提供する
ことを目的とする。
[0006] The present invention uses the angle spread estimation result,
The beam width in directional beam forming is made variable. It is another object of the present invention to provide an adaptive antenna apparatus that selects an incoming wave direction having a small angular spread when a plurality of incoming waves exist and directs a directional beam in this direction to improve transmission / reception quality. Furthermore, for the interference wave direction,
An object of the present invention is to provide an adaptive antenna device that enables robust interference wave suppression even when an arrival direction estimation error is included by forming a null having a null width according to the angular spread of an interference wave.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、受信部
の出力信号を用いて最大電力を有する到来波の到来方向
を推定する主波方向推定部と、前記最大電力を有する到
来波の到来方向における角度広がりを推定する角度広が
り推定部と、前記最大電力を有する到来波の到来方向に
前記アレーアンテナの指向性を向け、さらにそのビーム
幅は前記角度広がり推定部の推定結果を基に可変するア
レーウエイトを生成するウエイト生成部により、所望波
方向の角度広がりにより最適なビーム幅のアレーアンテ
ナの指向性を形成することができる。
According to the present invention, a main wave direction estimating unit for estimating the arrival direction of an incoming wave having the maximum power using an output signal of a receiving unit, An angle spread estimating unit for estimating the angle spread in the direction of arrival, and directing the directivity of the array antenna in the direction of arrival of the arriving wave having the maximum power, and further, the beam width is based on the estimation result of the angle spread estimating unit. The directivity of the array antenna having the optimum beam width can be formed by the angular spread in the desired wave direction by the weight generation unit that generates the variable array weight.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、複数のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナ
と、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受信された
到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受信部と、
前記受信部の出力信号を用いて最大電力を有する到来波
の到来方向を推定する主波方向推定部と、前記主波方向
推定部の出力を用いて前記最大電力を有する到来波の到
来方向における角度広がりを推定する角度広がり推定部
と、前記最大電力を有する到来波の到来方向に前記アレ
ーアンテナの指向性を向け、さらにそのビーム幅は前記
角度広がり推定部の推定結果を基に可変するアレーウエ
イトを生成するウエイト生成部と、前記受信部の出力信
号に前記アレーウエイトを乗算し合成する受信ビーム形
成部と、前記受信ビーム形成部の出力信号に対し復調処
理を行う復調部とを有する適応アンテナ装置であり、主
波方向に対する角度広がりに応じてメインローブのビー
ム幅を可変することができ、角度広がりが所定値よりも
大きい場合、それらのマルチパスを含む主波方向から、
狭ビームの指向性を向けることでマルチパス抑圧効果を
さらに高めることができる作用を有する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention according to claim 1 of the present invention is directed to an array antenna composed of a plurality of antenna elements, and a signal of an incoming wave received by each antenna element of the array antenna after frequency conversion. A receiver for performing quadrature detection,
A main wave direction estimating unit for estimating the arrival direction of the incoming wave having the maximum power using the output signal of the receiving unit, and the arrival direction of the incoming wave having the maximum power using the output of the main wave direction estimating unit. An angle spread estimating unit for estimating an angle spread, and an array for directing the directivity of the array antenna in an arrival direction of the arriving wave having the maximum power, and further changing a beam width based on the estimation result of the angle spread estimating unit. An adaptive signal processing unit comprising: a weight generating unit configured to generate a weight; a receiving beam forming unit configured to multiply and combine an output signal of the receiving unit with the array weight; and a demodulating unit performing demodulation processing on an output signal of the receiving beam forming unit. An antenna device, wherein the beam width of the main lobe can be varied according to the angular spread with respect to the main wave direction, and when the angular spread is larger than a predetermined value, From the main wave direction, including the multi-path,
There is an effect that the multipath suppression effect can be further enhanced by directing the directivity of the narrow beam.

【0009】本発明の請求項2に記載の発明は、複数の
アンテナ素子で構成されるアレーアンテナと、前記アレ
ーアンテナの各アンテナ素子で受信された到来波の信号
を周波数変換後に直交検波する受信部と、前記受信部の
出力信号を用いて複数の到来波の到来方向及びそれらの
電力を推定する到来方向推定部と、前記到来方向推定部
の出力を用いて前記複数の到来波から最大電力波を選択
し、前記複数の到来波のうち、前記最大電力波に対して
電力が所定値以内の到来波に対し角度広がりを推定する
角度広がり推定部と、前記最大電力波に対し到来波電力
が所定値以内の到来波が存在する場合には角度広がりが
最小となる方向に、存在しない場合は前記最大電力波方
向に、前記アレーアンテナの指向性を向けるアレーウエ
イトを生成するウエイト生成部と、前記受信部の出力信
号に前記アレーウエイトを乗算し合成する受信ビーム形
成部と、前記受信ビーム形成部の出力信号に対し復調処
理を行う復調部とを有する適応アンテナ装置であり、角
度広がりが最小である到来波の到来方向にメインビーム
を向けることが可能となり、受信電力的にも比較的良好
で、かつ、角度広がりを構成する素波間の遅延分散が小
さい到来波を選択的に受信することが可能になり、マル
チパス抑圧効果を高めることで、受信品質を改善するこ
とができる作用を有する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an array antenna including a plurality of antenna elements, and a receiving apparatus for performing quadrature detection after frequency conversion of an incoming wave signal received by each antenna element of the array antenna. Unit, an arrival direction estimating unit for estimating the directions of arrival and their power of a plurality of incoming waves using output signals of the receiving unit, and a maximum power from the plurality of incoming waves using the output of the direction of arrival estimating unit. An angle spread estimating unit for selecting a wave, estimating an angle spread for an incoming wave whose power is within a predetermined value with respect to the maximum power wave among the plurality of incoming waves, and an incoming wave power for the maximum power wave. When there is an incoming wave within a predetermined value, an array weight for directing the directivity of the array antenna is generated in the direction in which the angular spread is minimized, and in the absence of the incoming wave, in the direction of the maximum power wave. An adaptive antenna apparatus having a weight generation unit, a reception beam forming unit configured to multiply and combine an output signal of the reception unit with the array weight, and a demodulation unit performing demodulation processing on an output signal of the reception beam forming unit. It is possible to direct the main beam in the direction of arrival of the arriving wave with the smallest angular spread, and to select the arriving wave that is relatively good in terms of received power and that has small delay dispersion between rays constituting the angular spread. This has the effect of improving reception quality by increasing the multipath suppression effect.

【0010】本発明の請求項3に記載の発明は、複数の
アンテナ素子で構成されるアレーアンテナと、前記アレ
ーアンテナの各アンテナ素子で受信された到来波の信号
を周波数変換後に直交検波する受信部と、前記受信部の
出力信号を用いて最大電力を有する到来波の到来方向を
推定する主波方向推定部と、前記主波方向推定部の出力
を用いて前記最大電力を有する到来波の到来方向におけ
る角度広がりを推定する角度広がり推定部と、前記最大
電力を有する到来波の到来方向に前記アレーアンテナの
指向性を向けるアレーウエイトを生成するウエイト生成
部と、送信信号に対し前記アレーウエイトを乗算する送
信ビーム形成部と、前記送信ビーム形成部の出力を前記
アレーアンテナから送信する送信部とを有する適応アン
テナ装置であり、到来波の角度広がりに応じてメインロ
ーブのビーム幅を可変した指向性パターンで送信するこ
とができ、通信を行うおうとする無線局以外に存在する
無線局に対して干渉を十分に低減できる作用を有する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an array antenna composed of a plurality of antenna elements, and a receiving apparatus for performing quadrature detection after frequency conversion of an incoming wave signal received by each antenna element of the array antenna. Unit, a main wave direction estimating unit for estimating the arrival direction of the incoming wave having the maximum power using the output signal of the receiving unit, and the arrival wave having the maximum power using the output of the main wave direction estimating unit. An angle spread estimating unit for estimating an angle spread in a direction of arrival, a weight generating unit for generating an array weight for directing the directivity of the array antenna in the direction of arrival of the arriving wave having the maximum power, and the array weight for a transmission signal. A transmission beam forming unit that multiplies the transmission beam forming unit, and a transmitting unit that transmits the output of the transmission beam forming unit from the array antenna, The main lobe can be transmitted in a directional pattern in which the beam width of the main lobe is varied according to the angular spread of the incoming wave, and it has the effect of sufficiently reducing interference with radio stations other than the radio station that is to communicate. Have.

【0011】本発明の請求項4に記載の発明は、複数の
アンテナ素子で構成されるアレーアンテナと、前記アレ
ーアンテナの各アンテナ素子で受信された到来波の信号
を周波数変換後に直交検波する受信部と、前記受信部の
出力信号を用いて複数の到来波の到来方向及びそれらの
電力を推定する到来方向推定部と、前記到来方向推定部
の出力を用いて前記複数の到来方向から最大電力波を選
択し、前記複数の到来波のうち、前記最大電力波に対し
て電力が所定値以内の到来波に対し角度広がりを推定す
る角度広がり推定部と、前記最大電力波に対し到来波電
力が所定値内の到来波が存在する場合は角度広がりが最
小となる方向に、存在しない場合は前記最大電力波方向
に、前記アレーアンテナの指向性を向けるアレーウエイ
トを生成するウエイト生成部と、送信信号に対し前記ア
レーウエイトを乗算する送信ビーム形成部と、前記送信
ビーム形成部の出力を前記アレーアンテナから送信する
送信部とを有する適応アンテナ装置であり、通信を行う
おうとする所望の無線局以外に存在する無線局に対して
干渉を十分に低減でき、さらに複数の到来波が存在する
場合は、受信電力的にも比較的良好で、かつ、角度広が
りを構成する素波間の遅延分散が小さい到来方向を選択
し、その方向に対し送信することが可能になり、これに
より所望の無線局における受信品質を高めることができ
るができる作用を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an array antenna comprising a plurality of antenna elements, and a receiving apparatus for performing orthogonal detection after frequency conversion of a signal of an incoming wave received by each antenna element of the array antenna. Unit, an arrival direction estimating unit for estimating the arrival directions and their powers of a plurality of incoming waves using output signals of the receiving unit, and a maximum power from the plurality of arrival directions using the output of the arrival direction estimating unit. An angle spread estimating unit for selecting a wave, estimating an angle spread for an incoming wave whose power is within a predetermined value with respect to the maximum power wave among the plurality of incoming waves, and an incoming wave power for the maximum power wave. When there is an incoming wave within a predetermined value, a weight for generating an array weight for directing the directivity of the array antenna in the direction in which the angular spread is minimized, and in the absence of the incoming wave, in the direction of the maximum power wave. A transmission beam forming unit that multiplies a transmission signal by the array weight, and a transmitting unit that transmits an output of the transmission beam forming unit from the array antenna. Interference with radio stations other than the desired radio station can be sufficiently reduced, and when there are a plurality of arriving waves, the received power is relatively good and the elements forming the angular spread It is possible to select an arrival direction in which delay dispersion between waves is small and to transmit in that direction, thereby having an effect that the reception quality at a desired wireless station can be improved.

【0012】本発明の請求項5に記載の発明は、ウエイ
ト生成部が形成する指向性のビーム幅は角度広がり推定
部の推定結果を基に可変する請求項2又は4記載の適応
アンテナ装置であり、到来波の角度広がりに応じてメイ
ンローブのビーム幅を可変した指向性パターンで送信す
ることができ、通信を行うおうとする無線局以外に存在
する無線局に対して干渉を十分に低減できる作用を有す
る。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the adaptive antenna apparatus according to the second or fourth aspect, wherein the beam width of the directivity formed by the weight generator is varied based on the estimation result of the angle spread estimator. Yes, it is possible to transmit with a directivity pattern in which the beam width of the main lobe is varied according to the angular spread of the arriving wave, and it is possible to sufficiently reduce interference with radio stations other than the radio station to be communicated with Has an action.

【0013】本発明の請求項6に記載の発明は、ウエイ
ト生成部は角度広がりが所定値より大きい場合、ビーム
幅を狭めた指向性ビームを形成する請求項1、3又は5
記載の適応アンテナ装置であり、到来波の角度広がりに
応じてメインローブのビーム幅を可変した指向性パター
ンで送受信することができる作用を有する。
According to a sixth aspect of the present invention, when the angular spread is larger than a predetermined value, the weight generator forms a directional beam having a reduced beam width.
The adaptive antenna device described above has an operation of transmitting and receiving a directivity pattern in which a beam width of a main lobe is varied according to an angular spread of an incoming wave.

【0014】本発明の請求項7に記載の発明は、複数の
アンテナ素子で構成されるアレーアンテナと、前記アレ
ーアンテナの各アンテナ素子で受信された到来波の信号
を周波数変換後に直交検波する受信部と、前記受信部の
出力信号を用いて最大電力を有する到来波の到来方向を
推定する主波方向推定部と、前記受信部の出力信号を用
いて干渉波の到来方向を推定する干渉波到来方向推定部
と、前記干渉波到来方向推定部の出力を用いて前記干渉
波の到来方向の角度広がりを推定する干渉波角度広がり
推定部と、前記最大電力を有する到来波の到来方向に前
記アレーアンテナの指向性を向け、前記最大電力を有す
る到来波の方向と前記干渉波の到来方向が同一でない場
合、前記干渉波の到来方向に、干渉波角度広がりに応じ
た幅の指向性のヌルを形成するアレーウエイトを生成す
るウエイト生成部と、前記受信部の出力信号に前記アレ
ーウエイトを乗算し合成する受信ビーム形成部と、前記
受信ビーム形成部の出力信号に対し復調処理を行う復調
部とを有する適応アンテナ装置であり、干渉波の角度広
がりに応じたヌル幅を形成することができ、到来方向推
定に誤差が含まれる場合でも、干渉波の抑圧効果の高い
指向性が形成されることで、受信品質の改善ができる作
用を有する。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an array antenna including a plurality of antenna elements, and a receiving apparatus for performing quadrature detection after frequency conversion of an incoming wave signal received by each antenna element of the array antenna. Unit, a main wave direction estimating unit for estimating a direction of arrival of an incoming wave having a maximum power using an output signal of the receiving unit, and an interference wave for estimating an arrival direction of an interference wave using an output signal of the receiving unit. Arrival direction estimating unit, an interference wave angle spread estimating unit for estimating the angular spread of the direction of arrival of the interference wave using the output of the interference wave arrival direction estimating unit, and the arrival direction of the arriving wave having the maximum power, If the direction of the arriving wave having the maximum power is not the same as the direction of arrival of the interference wave, the directivity of the array antenna is changed so that the direction of arrival of the interference wave has a width corresponding to the angular spread of the interference wave. A weight generation unit for generating an array weight for forming a signal; a reception beam formation unit for multiplying and combining the output signal of the reception unit with the array weight; and a demodulation unit for performing demodulation processing on an output signal of the reception beam formation unit. And an adaptive antenna device having a null width in accordance with the angular spread of the interference wave, and a high directivity having a high effect of suppressing the interference wave is formed even when an error is included in the arrival direction estimation. This has the effect of improving the reception quality.

【0015】本発明の請求項8に記載の発明は、複数の
アンテナ素子で構成されるアレーアンテナと、前記アレ
ーアンテナの各アンテナ素子で受信された到来波の信号
を周波数変換後に直交検波する受信部と、前記受信部の
出力信号を用いて複数の到来波の到来方向及びそれらの
電力を推定する到来方向推定部と、前記到来方向推定部
の出力を用いて前記複数の到来波から最大電力波を選択
し、前記複数の到来波のうち、前記最大電力波に対して
電力が所定値以内の到来波に対し角度広がりを推定する
角度広がり推定部と、前記受信部の出力信号を用いて干
渉波の到来方向を推定する干渉波到来方向推定部と、前
記干渉波到来方向推定部の出力を用いて前記干渉波の到
来方向の角度広がりを推定する干渉波角度広がり推定部
と、前記最大電力波に対し到来波電力が所定値以内の到
来波が存在する場合には角度広がりが最小となる方向
に、存在しない場合は前記最大電力波方向に、前記アレ
ーアンテナの指向性を向け、前記アレーアンテナの指向
性を向けた方向と前記干渉波の到来方向が同一でない場
合、前記干渉波の到来方向に、干渉波角度広がりに応じ
た幅の指向性のヌルを形成するアレーウエイトを生成す
るウエイト生成部と、前記受信部の出力信号に前記アレ
ーウエイトを乗算し合成する受信ビーム形成部と、前記
受信ビーム形成部の出力信号に対し復調処理を行う復調
部とを有する適応アンテナ装置であり、干渉波の角度広
がりに応じたヌル幅を形成することができ、到来方向推
定に誤差が含まれる場合でも、干渉波の抑圧効果の高い
指向性が形成されることで、受信品質の改善ができる作
用を有する。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an array antenna comprising a plurality of antenna elements, and a receiving apparatus for performing orthogonal detection after frequency conversion of an incoming wave signal received by each antenna element of the array antenna. Unit, an arrival direction estimating unit for estimating the directions of arrival and their power of a plurality of incoming waves using output signals of the receiving unit, and a maximum power from the plurality of incoming waves using the output of the direction of arrival estimating unit. Selecting a wave, among the plurality of arriving waves, an angle spread estimating unit that estimates an angle spread for an arriving wave whose power is within a predetermined value for the maximum power wave, and using an output signal of the receiving unit. An interference wave arrival direction estimating unit for estimating an arrival direction of the interference wave, an interference wave angle spread estimating unit for estimating an angle spread of the arrival direction of the interference wave using an output of the interference wave arrival direction estimation unit, and Electric power In the case where an incoming wave whose incoming wave power is within a predetermined value is present, the directivity of the array antenna is directed in the direction in which the angular spread is minimized, and in the absence of the incoming wave, in the direction of the maximum power wave. If the direction in which the directivity is directed and the arrival direction of the interference wave are not the same, weight generation for generating an array weight for forming a directivity null having a width corresponding to the interference wave angle spread in the arrival direction of the interference wave An adaptive antenna apparatus having a unit, a receiving beam forming unit configured to multiply and combine an output signal of the receiving unit with the array weight, and a demodulating unit performing demodulation processing on an output signal of the receiving beam forming unit. A null width corresponding to the angular spread of the wave can be formed, and even when the direction of arrival estimation contains an error, the directivity with a high effect of suppressing the interference wave is formed. Improvement has the effect of it is.

【0016】本発明の請求項9に記載の発明は、複数の
アンテナ素子で構成されるアレーアンテナと、前記アレ
ーアンテナの各アンテナ素子で受信された到来波の信号
を周波数変換後に直交検波する受信部と、前記受信部の
出力信号を用いて最大電力を有する到来波の到来方向を
推定する主波方向推定部と、前記受信部の出力信号を用
いて干渉波到来方向を推定する干渉波到来方向推定部
と、前記干渉波到来方向推定部の出力を用いて前記干渉
波到来方向の角度広がりを推定する干渉波角度広がり推
定部と、前記最大電力を有する到来波の到来方向に前記
アレーアンテナの指向性を向け、前記最大電力を有する
到来波の方向と前記干渉波の到来方向が同一でない場
合、前記干渉波の到来方向に、干渉波角度広がりに応じ
た幅の指向性のヌルを形成するアレーウエイトを生成す
るウエイト生成部と、送信信号に対し前記アレーウエイ
トを乗算する送信ビーム形成部と、前記送信ビーム形成
部の出力を前記アレーアンテナから送信する送信部とを
有する適応アンテナ装置であり、干渉波の角度広がりに
応じたヌル幅を形成することができ、到来方向推定に誤
差が含まれる場合でも、干渉波の抑圧効果の高い指向性
が形成されることで、送信時の通信品質の改善ができる
作用を有する。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an array antenna including a plurality of antenna elements, and a receiving apparatus for performing quadrature detection after frequency conversion of an incoming wave signal received by each antenna element of the array antenna. A main wave direction estimating unit for estimating an arrival direction of an incoming wave having a maximum power using an output signal of the receiving unit; and an interfering wave arrival estimating an interfering wave arrival direction using the output signal of the receiving unit. A direction estimating unit, an interference wave angle spread estimating unit that estimates an angular spread of the interference wave arrival direction using an output of the interference wave arrival direction estimating unit, and the array antenna is arranged in a direction of arrival of the arriving wave having the maximum power. If the direction of the arriving wave having the maximum power and the direction of arrival of the interference wave are not the same, the direction of arrival of the interference wave has a directional null having a width corresponding to the interference wave angle spread. An adaptive antenna apparatus comprising: a weight generation unit that generates an array weight to be formed; a transmission beam formation unit that multiplies a transmission signal by the array weight; and a transmission unit that transmits an output of the transmission beam formation unit from the array antenna. Therefore, it is possible to form a null width according to the angular spread of the interference wave, and even when an error is included in the arrival direction estimation, a high directivity having a high effect of suppressing the interference wave is formed. It has the effect of improving communication quality.

【0017】本発明の請求項10に記載の発明は、複数
のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナと、前記ア
レーアンテナの各アンテナ素子で受信された到来波の信
号を周波数変換後に直交検波する受信部と、前記受信部
の出力信号を用いて複数の到来波の到来方向及びそれら
の電力を推定する到来方向推定部と、前記到来方向推定
部の出力を用いて前記複数の到来波から最大電力波を選
択し、前記複数の到来波のうち、前記最大電力波に対し
て電力が所定値以内の到来波に対し角度広がりを推定す
る角度広がり推定部と、前記受信部の出力信号を用いて
干渉波の到来方向を推定する干渉波到来方向推定部と、
前記干渉波到来方向推定部の出力を用いて前記干渉波の
到来方向の角度広がりを推定する干渉波角度広がり推定
部と、前記最大電力波に対し到来波電力が所定値以内の
到来波が存在する場合には角度広がりが最小となる方向
に、存在しない場合は前記最大電力波方向に、前記アレ
ーアンテナの指向性を向け、前記アレーアンテナの指向
性を向けた方向と前記干渉波の到来方向が同一でない場
合、前記干渉波の到来方向に、干渉波角度広がりに応じ
た幅の指向性のヌルを形成するアレーウエイトを生成す
るウエイト生成部と、送信信号に対し前記アレーウエイ
トを乗算する送信ビーム形成部と、前記送信ビーム形成
部の出力を前記アレーアンテナから送信する送信部とを
有する適応アンテナ装置であり、干渉波の角度広がりに
応じたヌル幅を形成することができ、到来方向推定に誤
差が含まれる場合でも、干渉波の抑圧効果の高い指向性
が形成されることで、送信時の通信品質の改善ができる
作用を有する。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an array antenna comprising a plurality of antenna elements, and a receiving apparatus for performing orthogonal detection after frequency conversion of a signal of an incoming wave received by each antenna element of the array antenna. Unit, an arrival direction estimating unit for estimating the directions of arrival and their power of a plurality of incoming waves using output signals of the receiving unit, and a maximum power from the plurality of incoming waves using the output of the direction of arrival estimating unit. Selecting a wave, among the plurality of arriving waves, an angle spread estimating unit that estimates an angle spread for an arriving wave whose power is within a predetermined value for the maximum power wave, and using an output signal of the receiving unit. Interference wave arrival direction estimating unit for estimating the arrival direction of the interference wave,
An interference wave angle spread estimating unit for estimating an angular spread of the direction of arrival of the interference wave using an output of the interference wave arrival direction estimating unit; and an incoming wave whose incoming wave power is within a predetermined value with respect to the maximum power wave. Direction, the direction of the array antenna is directed to the direction in which the angular spread is minimized, and if not present, to the direction of the maximum power wave, the direction in which the direction of the array antenna is directed, and the direction of arrival of the interference wave. Are not the same, a weight generation unit that generates an array weight that forms a directional null having a width corresponding to the interference wave angle spread in the arrival direction of the interference wave, and a transmission that multiplies a transmission signal by the array weight An adaptive antenna device having a beam forming unit and a transmitting unit for transmitting an output of the transmitting beam forming unit from the array antenna, wherein the adaptive antenna device has a null width corresponding to an angular spread of an interference wave. It is possible to, even if it contains errors in the arrival direction estimation, by high directivity of suppression of the interference wave is formed, it has an action that can improve the communication quality at the time of transmission.

【0018】本発明の請求項11に記載の発明は、到来
波の角度広がりの大きさにより、主波方向推定部におけ
る到来方向推定アルゴリズムを切り替える請求項1、3
又は6記載の適応アンテナ装置であり、角度広がりに応
じた最適な到来方向推定の選択が可能で推定精度の向上
が得られる作用を有する。
According to the eleventh aspect of the present invention, the arrival direction estimation algorithm in the main wave direction estimator is switched according to the magnitude of the angular spread of the arrival wave.
Or the adaptive antenna device according to 6, which has an effect of selecting an optimal direction of arrival estimation in accordance with the angular spread and improving the estimation accuracy.

【0019】本発明の請求項12に記載の発明は、到来
波の角度広がりの大きさにより、到来方向推定部におけ
る到来方向推定アルゴリズムを切り替える請求項2、
4、5、8又は10記載の適応アンテナ装置であり、角
度広がりに応じた最適な到来方向推定の選択が可能で推
定精度の向上が得られる作用を有する。
According to a twelfth aspect of the present invention, the arrival direction estimation algorithm in the arrival direction estimation unit is switched according to the magnitude of the angular spread of the arrival wave.
The adaptive antenna device described in 4, 5, 8, or 10, which has an effect of selecting an optimal direction of arrival estimation in accordance with an angle spread and improving an estimation accuracy.

【0020】本発明の請求項13に記載の発明は、干渉
波の角度広がりの大きさにより、干渉波到来方向推定部
における到来方向推定アルゴリズムを切り替える請求項
7ないし10のいずれか記載の適応アンテナ装置であ
り、角度広がりに応じた最適な到来方向推定の選択が可
能で推定精度の向上が得られる作用を有する。
According to a thirteenth aspect of the present invention, the adaptive antenna according to any one of the seventh to tenth aspects, switches an arrival direction estimation algorithm in the interference wave arrival direction estimating unit according to the magnitude of the angular spread of the interference wave. This device is capable of selecting an optimal direction-of-arrival estimation in accordance with the angle spread, and has an effect of improving estimation accuracy.

【0021】本発明の請求項14に記載の発明は、角度
広がりが予め決められた値より大きい場合に、到来方向
推定アルゴリズムを空間スムージング処理を加えたアル
ゴリズムに切り替える請求項11、12又は13記載の
適応アンテナ装置であり、角度広がりに応じた最適な到
来方向推定の選択が可能で推定精度の向上が得られる作
用を有する。
According to a fourteenth aspect of the present invention, when the angular spread is larger than a predetermined value, the direction of arrival estimation algorithm is switched to an algorithm to which spatial smoothing processing is added. Adaptive antenna device, which has an effect of enabling selection of an optimal direction-of-arrival estimation in accordance with the angle spread and improving the estimation accuracy.

【0022】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0023】(実施の形態1)図1は適応アンテナ装置
の構成を示すブロック図である。以下図1を用いてその
動作説明を行う。アレーアンテナ1はM個(ただし、M
>1)のアンテナ素子1−1〜1−Mから構成される。
各アンテナ素子1−1〜1−Mで受信した高周波信号2
−1〜2−Mは、各アンテナ素子1−1〜1−Mに接続
された受信部3−1〜3−Mにおいて周波数変換された
後に直交復調され、直交するI、Q信号からなる受信信
号4−1〜4−Mに変換される。各受信信号4−1〜4
−Mは2分配され、一方は主波方向推定部5、もう一方
は受信ビーム形成部8に入力される。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an adaptive antenna apparatus. The operation will be described below with reference to FIG. M array antennas 1 (however, M
> 1).
High frequency signal 2 received by each of antenna elements 1-1 to 1-M
-1 to 2-M are orthogonally demodulated after being frequency-converted in the receiving units 3-1 to 3-M connected to the antenna elements 1-1 to 1-M, and received by orthogonal I and Q signals. The signals are converted into signals 4-1 to 4-M. Each received signal 4-1 to 4
−M is divided into two, one is input to the main wave direction estimating unit 5 and the other is input to the receiving beam forming unit 8.

【0024】主波方向推定部5は最大電力を有する到来
波の到来方向を推定する。以下、その動作を説明する。
なお、以下では、I信号及びQ信号のそれぞれに対しサ
ンプリングされた信号を用い、I信号を実数部、Q信号
を虚数部として表現される複素ディジタル信号を受信信
号x(k)と表す。まず、受信信号4−1〜4−Mから
それぞれ得られるサンプル時刻kΔT(ただし、kは自
然数、ΔTはサンプリング間隔)における受信信号x1
(k)、x2(k)、...、xM(k)から(数1)で
示される受信ベクトルx(k)を構成し、さらに、所定
Nサンプル期間毎に蓄積した受信ベクトルx(k)を用
いて(数2)の相関行列Rを求める。この場合、相関行
列Rは(M×M)行列となる。
The main wave direction estimating unit 5 estimates the arrival direction of an incoming wave having the maximum power. Hereinafter, the operation will be described.
Hereinafter, a complex digital signal expressed as a real part and a Q signal as an imaginary part is represented as a received signal x (k) using a signal sampled for each of the I signal and the Q signal. First, the received signal x 1 at the sample time kΔT (where k is a natural number and ΔT is a sampling interval) obtained from the received signals 4-1 to 4-M, respectively.
(K), x 2 (k),. . . , X M (k) to form a reception vector x (k) represented by (Equation 1), and further, using the reception vectors x (k) accumulated every predetermined N sample periods, a correlation matrix of (Equation 2) Find R. In this case, the correlation matrix R is an (M × M) matrix.

【0025】[0025]

【数1】 (Equation 1)

【0026】[0026]

【数2】 (Equation 2)

【0027】次に、Capon法による到来角評価関数
を用いて、所定の角度ステップΔθ毎に到来角評価を行
う。到来角評価関数は、文献J.Capon,“Hig
h−Resolution Frequency−Wa
venumber Spectrum Analysi
s.”Proc.IEEE,57(8)、pp.140
8−1418、1969に記載されており、(数3)で
示される。
Next, the arrival angle is evaluated for each predetermined angle step Δθ using the arrival angle evaluation function based on the Capon method. The arrival angle evaluation function is described in J. Literature. Capon, “Hig
h-Resolution Frequency-Wa
Vendor Spectrum Analysis
s. "Proc. IEEE, 57 (8), pp. 140.
8-1418, 1969, and is represented by (Equation 3).

【0028】[0028]

【数3】 (Equation 3)

【0029】ただし、a(θ)は、方位θに対するアレ
ーアンテナの複素応答を表す。(以下、アレーモードベ
クトルと呼ぶ)また、R-1はRの逆行列である。
Where a (θ) represents the complex response of the array antenna to the azimuth θ. (Hereinafter, referred to as array mode vector) Further, R -1 is the inverse matrix of R.

【0030】到来角評価の結果の角度スペクトラムに
は、いくつかの極大値が得られるが、その中の最大のピ
ークを最大電力波とし、最大ピークを与える角度を主波
方向θ 0とする。
In the angle spectrum of the result of the angle of arrival evaluation
Yields several maxima, of which the largest
Is the maximum power wave, and the angle that gives the maximum peak is the main wave.
Direction θ 0And

【0031】次に、角度広がり推定部6における動作を
以下説明する。
Next, the operation of the angle spread estimating section 6 will be described below.

【0032】主波方向推定部5から得られた主波方向θ
0における角度広がりを(数4)で示される角度広がり
評価関数を用いて、角度広がりパラメータδを所定の角
度ステップΔδ毎に評価を行う。
The main wave direction θ obtained from the main wave direction estimating unit 5
The angle spread parameter δ is evaluated at predetermined angle steps Δδ using the angle spread evaluation function shown in (Equation 4).

【0033】[0033]

【数4】 (Equation 4)

【0034】ただし、ax(θ)は、アレーモードベク
トルa(θ)に対し、複素領域の引数をとるように拡張
した一般化アレーモードベクトルである。(数4)にお
ける角度広がりパラメータδを可変して得られる角度広
がりスペクトラムに対し、最大ピークを与える角度広が
り値δ0を推定値とする。
Here, a x (θ) is a generalized array mode vector extended to take an argument in the complex domain with respect to the array mode vector a (θ). To the angular spread spectrum obtained by varying the angular spread parameter [delta] in equation (4), the estimated value of the angular spread value [delta] 0 giving the maximum peak.

【0035】なお、ここでは、Capon法に対し、一
般化アレーモードベクトルを用いて角度広がりを推定し
ているが、MUSIC法、ESIPRIT法と同様に一
般化アレーモードベクトルを適用して角度広がり推定を
行っても同様である。
Here, the angle spread is estimated using the generalized array mode vector with respect to the Capon method, but the angle spread estimation is performed by applying the generalized array mode vector similarly to the MUSIC method and the ESPRIT method. Is the same.

【0036】ウエイト生成部7は、主波方向推定値θ0
と、その角度広がり推定値δ0を用いて、メインビーム
方向をθ0に、そのビーム幅をδ0に応じた指向性をもつ
アレーウエイトを生成する。以下では、ドルフ−チェビ
シェフ指向性合成法を用いた場合の動作説明を行う。ド
ルフ−チェビシェフ指向性合成法はアンテナの指向性が
チェビシェフ多項式と一致するように励振分布を決定す
ることで、メインローブに対するサイドローブ抑圧値S
LLを任意に設定することができ、サイドローブ抑圧値
SLLを小さくすることで、そのメインローブのビーム
幅が狭くなる関係を有している。詳細については、例え
ば、W.L.Stuzman他「Antenna Th
eory and Design」、Wiley、19
81、pp.537〜542に記載されている。ここで
は、8素子の直線アレーアンテナを用いた場合につい
て、以下概略を示す。8素子(M=8)の場合、メイン
ローブ方向がθ0で、サイドローブ抑圧値SLLである
アレーウエイトは(数5)で示される。
The weight generator 7 calculates the estimated main wave direction value θ 0.
Then, using the estimated angular spread value δ 0 , an array weight having directivity corresponding to the main beam direction θ 0 and the beam width corresponding to δ 0 is generated. Hereinafter, an operation in the case of using the Dorf-Chebyshev directivity synthesis method will be described. The Dorf-Chebyshev directivity synthesis method determines the excitation distribution such that the directivity of the antenna matches the Chebyshev polynomial, so that the side lobe suppression value S for the main lobe is determined.
LL can be set arbitrarily, and by reducing the side lobe suppression value SLL, the beam width of the main lobe is reduced. For details, see, for example, L. Stuzman et al. "Antenna Th
eory and Design ", Wiley, 19
81 pp. 537-542. Here, an outline of the case where an eight-element linear array antenna is used is shown below. In the case of eight elements (M = 8), the array weight in which the main lobe direction is θ 0 and the side lobe suppression value SLL is represented by (Equation 5).

【0037】[0037]

【数5】 (Equation 5)

【0038】ここで、smは以下の(数6)から(数1
0)で与えられる。
[0038] Here, s m below from the equation (6) (Equation 1
0).

【0039】[0039]

【数6】 (Equation 6)

【0040】[0040]

【数7】 (Equation 7)

【0041】[0041]

【数8】 (Equation 8)

【0042】[0042]

【数9】 (Equation 9)

【0043】[0043]

【数10】 (Equation 10)

【0044】ただし、m=1〜8、λはキャリアの波
長、dはアレー素子間隔である。
Here, m = 1 to 8, λ is the wavelength of the carrier, and d is the distance between the array elements.

【0045】ここで、ウエイト生成部7は角度広がりが
所定値A1より大きい場合、ビーム幅を狭めた指向性ビ
ームを形成する。例えばA1=10°と設定し、δ0
10°であれば、SLL=20dBにし、δ0>10°
であれば、SLL=10dBと設定することで、ウエイ
ト生成部7は角度広がりが所定値A1より大きい場合、
ビーム幅を狭めた指向性ビームを形成することができ
る。
Here, when the angular spread is larger than the predetermined value A1, the weight generator 7 forms a directional beam having a reduced beam width. For example, A1 = 10 ° and δ 0
If it is 10 °, SLL = 20 dB, and δ 0 > 10 °
Then, by setting SLL = 10 dB, the weight generation unit 7 determines that the angular spread is larger than the predetermined value A1.
A directional beam with a reduced beam width can be formed.

【0046】受信ビーム形成部8は、ウエイト生成部7
でえられたアレーウエイトを用いて、受信信号に乗算し
合成する。すなわち、(数11)に示すように受信信号
m(k)に対し、合成信号y(k)を出力する。ただ
し、*は複素共役を示す。
The reception beam forming section 8 includes a weight generating section 7
Using the obtained array weights, the received signals are multiplied and combined. That is, a composite signal y (k) is output for the received signal x m (k) as shown in (Equation 11). Here, * indicates a complex conjugate.

【0047】[0047]

【数11】 [Equation 11]

【0048】復調部9は、受信ビーム形成部8による合
成信号y(k)に対し復調処理を行い、復号データを出
力する。
The demodulation section 9 performs demodulation processing on the combined signal y (k) from the reception beam forming section 8 and outputs decoded data.

【0049】以上のように本実施の形態では、ウエイト
生成部7で主波方向に対する角度広がりに応じてメイン
ローブのビーム幅を可変することができる。角度広がり
が大きい場合には、角度広がりを構成する素波間の時間
的な分散も大きくなるため、角度広がりが所定値よりも
大きい場合、それらのマルチパスを含む主波方向から、
狭ビームの指向性を向けることでマルチパス抑圧効果を
さらに高めることができ、受信品質を高めることができ
る。
As described above, in the present embodiment, the beam width of the main lobe can be changed by the weight generator 7 in accordance with the angular spread with respect to the main wave direction. When the angular spread is large, the temporal variance between the rays constituting the angular spread is also large, so when the angular spread is larger than a predetermined value, from the main wave direction including those multipaths,
By directing the narrow beam directivity, the multipath suppression effect can be further enhanced, and the reception quality can be enhanced.

【0050】(実施の形態2)図2は適応アンテナ装置
の構成を示すブロック図である。以下図2を用いてその
動作説明を行う。アレーアンテナはM個(ただし、M>
1)のアンテナ素子1−1〜1−Mから構成される。各
アンテナ素子1−1〜1−Mで受信した高周波信号2−
1〜2−Mは、各アンテナ素子1−1〜1−Mに接続さ
れた受信部3−1〜3−Mにおいて周波数変換された後
に直交復調され、直交するI、Q信号からなる受信信号
4−1〜4−Mに変換される。各受信信号4−1〜4−
Mは2分配され、一方は到来方向推定部10、もう一方
は受信ビーム形成部8に入力される。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an adaptive antenna apparatus. The operation will be described below with reference to FIG. M array antennas (where M>
It is composed of the antenna elements 1-1 to 1-M of 1). High-frequency signals received by the antenna elements 1-1 to 1-M 2-
The reception signals 1-2-M are orthogonally demodulated after being frequency-converted in the receiving units 3-1-3-1-M connected to the antenna elements 1-1-1-1-M, and are reception signals composed of orthogonal I and Q signals. It is converted to 4-1 to 4-M. Each received signal 4-1 to 4-
M is divided into two, one of which is input to the arrival direction estimation unit 10 and the other is input to the reception beam forming unit 8.

【0051】到来方向推定部10は受信部の出力信号を
用いて複数の到来波の到来方向及びそれらの電力を推定
する。以下に、その動作を説明する。なお、以下では、
I信号及びQ信号のそれぞれに対しサンプリングされた
信号を用い、I信号を実数部、Q信号を虚数部として表
現される複素ディジタル信号を受信信号x(k)と表
す。まず、受信信号4―1〜Mからそれぞれ得られるサ
ンプル時刻kΔT(ただし、kは自然数、ΔTはサンプ
リング間隔)における受信信号x1(k)、x
2(k)、...、xM(k)から(数1)で示される受
信ベクトルx(k)を構成し、さらに、所定Nサンプル
期間毎に蓄積した受信ベクトルx(k)を用いて(数
2)の相関行列Rを求める。この場合、相関行列Rは
(M×M)行列となる。次に、MUSIC法による到来
角評価関数を用いて、所定の角度ステップΔθ毎に到来
角評価を行う。到来角評価関数は、(数12)で示され
る。
The direction-of-arrival estimating unit 10 estimates the directions of arrival of a plurality of arriving waves and their powers using the output signals of the receiving unit. The operation will be described below. In the following,
Using a signal sampled for each of the I signal and the Q signal, a complex digital signal represented by the I signal as a real part and the Q signal as an imaginary part is represented as a received signal x (k). First, received signals x 1 (k), x at sample times kΔT (where k is a natural number and ΔT is a sampling interval) obtained from received signals 4-1 to M, respectively.
2 (k),. . . , X M (k) to form a reception vector x (k) represented by (Equation 1), and further, using the reception vectors x (k) accumulated every predetermined N sample periods, a correlation matrix of (Equation 2) Find R. In this case, the correlation matrix R is an (M × M) matrix. Next, the arrival angle is evaluated for each predetermined angle step Δθ using the arrival angle evaluation function based on the MUSIC method. The arrival angle evaluation function is represented by (Equation 12).

【0052】[0052]

【数12】 (Equation 12)

【0053】ここで、ENは雑音空間行列であり以下の
ように求める。到来波数がS個の場合、相関行列Rの固
有値分解して得られる固有値λ1〜λMは降順に並べた
時、(数13)の関係にあり、雑音固有ベクトル空間に
属する(M−S)個の相関行列Rの固有ベクトルes
列ベクトルとするEN=[es+1、...、eM] が雑音固
有空間行列を形成する。
Here, E N is a noise space matrix, which is obtained as follows. When the number of arriving waves is S, the eigenvalues λ 1 to λ M obtained by eigenvalue decomposition of the correlation matrix R, when arranged in descending order, have the relationship of (Equation 13) and belong to the noise eigenvector space (MS). E N = [e s + 1 ,... Using the eigen vector e s of the correlation matrix R as a column vector. . . , E M ] form the noise eigenspace matrix.

【0054】[0054]

【数13】 (Equation 13)

【0055】なお、一般に到来波数Sは未知であるた
め、到来波数を判定のため固有値の分布や文献M.Wa
x and T.Kailath,“Detectio
n of Signals by Informati
on Theoretic Criteria”,IE
EE Trans.On Acoustics,Spe
ech and Signal Processin
g,Vol.ASSP33(2),pp.387−39
2,February(1985)に記載されている信
号個数判定基準を設け判定を行う。また、到来角評価の
結果、得られる角度スペクトラムには、いくつかの極大
値が得られるが、その中の最大のピークを最大電力波と
し、最大ピークを与える角度を主波方向θ0とし、残り
の(S−1)個のピーク方向を大きい順にサーチし、そ
れぞれの到来方向をθnとする。ただし、n=1、...、
S−1とする。それぞれの到来方向に対する受信電力を
(数14)を用いて推定する。ただし、n=0、...、
S−1であり、IはM×Mの単位行列である。
Since the number of arriving waves S is generally unknown, the distribution of eigenvalues and the method described in the literature M.P. Wa
x and T. Keilath, “Detection
no of Signals by Informati
on Theoretic Criteria ", IE
EE Trans. On Acoustics, Spe
etch and Signal Processin
g, Vol. ASSP33 (2), pp. 387-39
2, a signal number determination criterion described in February (1985) is used for determination. Also, as a result of the angle of arrival evaluation, the obtained angle spectrum has several local maxima, but the maximum peak among them is the maximum power wave, and the angle giving the maximum peak is the main wave direction θ 0 , search the remaining (S-1) pieces of peak direction in descending order, the respective direction of arrival and theta n. Where n = 1, ...,
S-1. The received power for each direction of arrival is estimated using (Equation 14). Where n = 0, ...,
S−1, and I is an M × M unit matrix.

【0056】[0056]

【数14】 [Equation 14]

【0057】角度広がり推定部11は、到来方向推定部
10で得られた複数の到来方向とその電力推定値から、
最大電力波と、最大電力波に対し到来波電力が所定値L
p内の到来波に対し角度広がりを推定する。すなわち、
|P(θn)―P(θ0)|≦Lpを満たすθvに対しての
み(数15)を用いて到来方向の角度広がり推定を行
う。ただし、n=1、...、S−1である。
The angle spread estimating unit 11 calculates a plurality of directions of arrival obtained by the direction-of-arrival estimating unit 10 and estimated power values thereof.
The maximum power wave and the arriving wave power for the maximum power wave have a predetermined value L
Estimate the angular spread for incoming waves in p. That is,
| Perform ≦ L p satisfy theta v for only (number 15) direction of arrival angle spread estimation using | P (θ n) -P ( θ 0). Here, n = 1,..., S−1.

【0058】[0058]

【数15】 (Equation 15)

【0059】ただし、ax(θ)は、アレーモードベク
トルに対し、複素領域の引数をとるように拡張した一般
化アレーモードベクトルである。(数15)における角
度広がりパラメータδを所定の角度ステップΔδ毎に評
価して得られる角度広がりスペクトラムに対し、最大ピ
ークを与える角度広がり値δ0を到来方向θvに対する
角度広がり推定値δv0とする。
Here, a x (θ) is a generalized array mode vector extended from the array mode vector to take an argument in the complex domain. With respect to the angle spread spectrum obtained by evaluating the angle spread parameter δ in (Equation 15) for each predetermined angle step Δδ, the angle spread value δ 0 giving the maximum peak is set as the estimated angle spread value δv 0 with respect to the arrival direction θv. .

【0060】なお、ここでは、MUSIC法を用いて到
来方向推定、角度広がり推定を行っているが、ESIP
RIT法等を用いても同様に推定が可能である。
Here, the direction of arrival estimation and the angle spread estimation are performed using the MUSIC method.
The estimation can be performed in the same manner by using the RIT method or the like.

【0061】ウエイト生成部12は、角度広がりが推定
された到来波が複数ある場合は、角度広がりが最小とな
る方向にアレーアンテナメインビームを向けるアレーウ
エイトを生成する。角度広がりが推定された到来波が一
つである場合は、その到来方向にメインビームを向け
る。アレーウエイトwkとしては、実施の形態1で説明
したドルフ−チェビシェフ指向性合成法などが適用でき
る。
When there are a plurality of arriving waves for which the angular spread is estimated, the weight generating section 12 generates an array weight for directing the array antenna main beam in a direction in which the angular spread is minimized. When the number of arriving waves whose angular spread is estimated is one, the main beam is directed in the direction of arrival. As the array weight wk, the Dorf-Chebyshev directivity synthesis method described in the first embodiment can be applied.

【0062】受信ビーム形成部8は、ウエイト生成部1
2で生成したアレーウエイトwkを用いて、受信信号に
乗算し合成する。すなわち、(数11)に示すように受
信信号xm(k)に対し、合成信号y(k)を出力す
る。ただし、*は複素共役を示す。
The reception beam forming unit 8 includes the weight generating unit 1
Using the array weight wk generated in step 2, the received signal is multiplied and synthesized. That is, for the received signal x m (k) as shown in equation (11), to output combined signal y (k). Here, * indicates a complex conjugate.

【0063】復調部9は、受信ビーム形成部8による合
成信号y(k)に対し復調処理を行い、復号データを出
力する。
The demodulation section 9 performs demodulation processing on the combined signal y (k) from the reception beam forming section 8 and outputs decoded data.

【0064】以上のように本実施の形態では、到来方向
推定部10と角度広がり推定部11において、最大電力
波に対し到来波電力が所定値内の到来波が複数存在する
場合、それらの到来波のうち、角度広がりが最小である
到来波の到来方向にメインビームを向けることが可能と
なり、受信電力的にも比較的良好で、かつ、角度広がり
を構成する素波間の遅延分散が小さい到来波を選択的に
受信することが可能になり、マルチパス抑圧効果を高め
ることで、受信品質を改善することができる。
As described above, in the present embodiment, when the arrival direction estimating unit 10 and the angle spread estimating unit 11 include a plurality of arriving waves whose arriving wave power is within a predetermined value with respect to the maximum power wave, the Out of the waves, the main beam can be directed in the direction of arrival of the arriving wave having the smallest angular spread, the received power is relatively good, and the delay dispersion between the rays constituting the angular spread is small. Waves can be selectively received, and the reception quality can be improved by increasing the multipath suppression effect.

【0065】なお、本実施例では、角度広がりに対する
メインビームの幅については、特に説明を加えていなか
ったが、実施の形態1で説明したように、角度広がり推
定値に応じてビーム幅を可変する構成でもよい。この場
合は上述した効果に加え、実施の形態1で説明した効果
が加わる。
In the present embodiment, the width of the main beam with respect to the angular spread is not specifically described. However, as described in the first embodiment, the beam width can be varied according to the estimated angle spread. The configuration may be as follows. In this case, in addition to the effects described above, the effects described in the first embodiment are added.

【0066】(実施の形態3)図3は適応アンテナ装置
の構成を示すブロック図である。以下図3を用いてその
動作説明を行う。アレーアンテナはM個(ただし、M>
1)のアンテナ素子1−1〜1−Mから構成される。各
アンテナ素子1−1〜1−Mで受信した高周波信号2−
1〜2−Mは、各アンテナ素子1−1〜1−Mに接続さ
れた受信部3−1〜3−Mにおいて周波数変換された後
に直交復調され、直交するI、Q信号からなる受信信号
4−1〜4−Mに変換され、主波方向推定部5に入力さ
れる。
(Embodiment 3) FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an adaptive antenna apparatus. The operation will be described below with reference to FIG. M array antennas (where M>
It is composed of the antenna elements 1-1 to 1-M of 1). High-frequency signals received by the antenna elements 1-1 to 1-M 2-
The reception signals 1-2-M are orthogonally demodulated after being frequency-converted in the receiving units 3-1-3-1-M connected to the antenna elements 1-1-1-1-M, and are reception signals composed of orthogonal I and Q signals. The signals are converted into 4-1 to 4-M and input to the main wave direction estimating unit 5.

【0067】受信部3の出力信号4を用いて最大電力を
有する到来波の到来方向を推定する主波方向推定部5
と、最大電力を有する到来波の到来方向における角度広
がりを推定する角度広がり推定部6と、最大電力を有す
る到来波の到来方向にアレーアンテナの指向性を向け、
さらにそのビーム幅は角度広がり推定部6の推定結果を
基に可変するアレーウエイトを生成するウエイト生成部
7の動作は実施の形態1と同様であり、その説明は省略
する。
A main wave direction estimating unit 5 for estimating the arrival direction of an incoming wave having the maximum power using the output signal 4 of the receiving unit 3
And an angle spread estimating unit 6 for estimating the angle spread in the direction of arrival of the arriving wave having the maximum power, and directing the directivity of the array antenna in the direction of arrival of the arriving wave having the maximum power.
Further, the operation of the weight generator 7 for generating an array weight whose beam width varies based on the estimation result of the angle spread estimator 6 is the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted.

【0068】変調部20は、入力される送信データを変
調してベースバンドI信号I(k)及びQ信号Q(k)
を生成する。 送信ビーム形成部21は、変調されたベ
ースバンドI信号I(k)及びQ信号Q(k)を送信す
るアレー素子数Mに等しい数で分配し、それぞれに対
し、アレーウエイトwmを乗算する。(m=
1,...,M)すなわち、第m番目の送信部への入力
信号zm(k)=wm×(I(k)+jQ(k))とな
る。ただし、m=1〜Mとする。
The modulator 20 modulates the input transmission data and modulates the baseband I signal I (k) and Q signal Q (k).
Generate The transmission beam forming unit 21 distributes the modulated baseband I signal I (k) and Q signal Q (k) in a number equal to the number M of array elements to be transmitted, and multiplies each by an array weight wm. (M =
1,. . . , M), that is, zm (k) = wm × (I (k) + jQ (k)) input signal to the m-th transmitting unit. However, m = 1 to M.

【0069】送信部22−1〜22−Mは、入力された
ベースバンド信号zm(k)をRF送信周波数に変換
し、規定の送信電力によりアレーアンテナの各アレー素
子から送信する。
The transmission units 22-1 to 22-M convert the input baseband signal zm (k) into an RF transmission frequency and transmit the RF signal from each array element of the array antenna with a specified transmission power.

【0070】以上のように本実施の形態では、アレーア
ンテナ1で受信した信号から電波の到来方向を推定し、
さらにその到来波方向にメインローブを向け、さらに到
来波の角度広がりに応じてメインローブのビーム幅を可
変した指向性パターンで送信することができる。これに
より、通信を行うおうとする無線局以外に存在する無線
局に対して干渉を十分に低減でき、さらに角度広がりが
大きい場合には、角度広がりを構成する素波間の時間的
な分散も大きくなるため、角度広がりが所定値よりも大
きい場合、それらのマルチパスを含む主波方向から、狭
ビームの指向性を向けることでマルチパス抑圧効果をさ
らに高めることができ、これにより所望の無線局におけ
る受信品質を高めることができる。
As described above, in the present embodiment, the direction of arrival of a radio wave is estimated from the signal received by array antenna 1, and
Further, it is possible to direct the main lobe in the direction of the arriving wave, and further transmit the beam in a directional pattern in which the beam width of the main lobe is varied according to the angular spread of the arriving wave. As a result, it is possible to sufficiently reduce interference with radio stations other than the radio station that is to perform communication, and when the angular spread is large, the temporal dispersion between rays constituting the angular spread is also large. Therefore, when the angular spread is larger than a predetermined value, the multipath suppression effect can be further enhanced by directing the directivity of the narrow beam from the main wave direction including those multipaths. The reception quality can be improved.

【0071】(実施の形態4)図4は適応アンテナ装置
の構成を示すブロック図である。以下図4を用いてその
動作説明を行う。アレーアンテナはM個(ただし、M>
1)のアンテナ素子1−1〜1−Mから構成される。各
アンテナ素子1−1〜1−Mで受信した高周波信号2−
1〜2−Mは、各アンテナ素子1−1〜1−Mに接続さ
れた受信部3−1〜3−Mにおいて周波数変換された後
に直交復調され、直交するI、Q信号からなる受信信号
4−1〜4−Mに変換され、到来方向推定部10に入力
される。
(Embodiment 4) FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an adaptive antenna apparatus. The operation will be described below with reference to FIG. M array antennas (where M>
It is composed of the antenna elements 1-1 to 1-M of 1). High-frequency signals received by the antenna elements 1-1 to 1-M 2-
The reception signals 1-2-M are orthogonally demodulated after being frequency-converted in the receiving units 3-1-3-1-M connected to the antenna elements 1-1-1-1-M, and are reception signals composed of orthogonal I and Q signals. The signals are converted into 4-1 to 4-M and input to the arrival direction estimation unit 10.

【0072】受信部3−1〜3−Mの出力信号4−1〜
4−Mを用いて複数の到来波の到来方向及びそれらの電
力を推定する到来方向推定部10と、複数の到来方向う
ち、最大電力波と、最大電力波に対し到来波電力が所定
値内の到来波に対し角度広がりを推定する角度広がり推
定部11と、最大電力波に対し到来波電力が所定値内の
到来波が存在する場合、角度広がりが最小となる方向
に、存在しない場合は前記最大電力波方向に、アレーア
ンテナの指向性を向けるアレーウエイトを生成するウエ
イト生成部12は実施の形態2と同様であり、その説明
は省略する。
Output signals 4-1 to 4-1 of receiving sections 3-1 to 3-M
4-M, the arrival direction estimating unit 10 for estimating the arrival directions and the powers of a plurality of arrival waves, the maximum power wave among the plurality of arrival directions, and the arrival wave power within a predetermined value for the maximum power wave. And an angle spread estimating unit 11 for estimating an angle spread for the arriving wave, and in the case where the arriving wave whose incoming wave power is within a predetermined value with respect to the maximum power wave exists, The weight generator 12 for generating an array weight for directing the directivity of the array antenna in the direction of the maximum power wave is the same as in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0073】送信ビーム形成部21は送信データを変調
部20において、変調されたベースバンドI信号I
(k)及びQ信号Q(k)を送信するアレー素子数に等
しい数で分配し、それぞれに対し、アレーウエイトwk
を乗算する。すなわち、第m番目の送信部22への入力
信号zm(k)=wm×(I(k)+jQ(k))とな
る。ただし、m=1〜Mである。
The transmitting beam forming section 21 modulates the transmitting data in the modulating section 20 with the modulated baseband I signal I
(K) and the Q signal Q (k) are distributed in a number equal to the number of array elements to be transmitted.
Multiply by That is, the input signal zm (k) to the m-th transmitting unit 22 becomes wm × (I (k) + jQ (k)). However, m = 1 to M.

【0074】送信部22−1〜22−Mは、入力された
ベースバンド信号zm(k)をRF送信周波数に変換
し、規定の送信電力によりアレーアンテナの各アレー素
子から送信する。
The transmission units 22-1 to 22-M convert the input baseband signal zm (k) into an RF transmission frequency and transmit the RF signal from each array element of the array antenna with a specified transmission power.

【0075】以上のように本実施の形態では、アレーア
ンテナで受信した信号から電波の到来方向を推定し、そ
の到来波方向にメインローブを向け、さらに到来波の角
度広がりに応じてメインローブのビーム幅を可変した指
向性パターンで送信することができる。これにより、通
信を行うおうとする所望の無線局以外に存在する無線局
に対して干渉を十分に低減でき、さらに複数の到来波が
存在する場合は、受信電力的にも比較的良好で、かつ、
角度広がりを構成する素波間の遅延分散が小さい到来方
向を選択し、その方向に対し送信することが可能にな
り、これにより所望の無線局における受信品質を高める
ことができる。
As described above, in the present embodiment, the direction of arrival of a radio wave is estimated from the signal received by the array antenna, the main lobe is directed in the direction of the arrival wave, and the main lobe is further adjusted according to the angular spread of the arrival wave. It is possible to transmit with a directional pattern with a variable beam width. Thereby, it is possible to sufficiently reduce interference with radio stations existing other than the desired radio station to perform communication, and when there are a plurality of arriving waves, the reception power is relatively good, and ,
It is possible to select an arrival direction in which delay dispersion between rays constituting the angular spread is small, and to transmit in that direction, thereby improving reception quality at a desired wireless station.

【0076】(実施の形態5)図5は適応アンテナ装置
の構成を示すブロック図である。以下図5を用いてその
動作説明を行う。図5では、第1の実施の形態における
適応アンテナ装置の構成を示す図1おいて、角度広がり
推定部6をなくし、干渉波到来方向推定部31と干渉波
角度広がり推定部32が追加された構成になっており、
干渉波を抑圧するアレーウエイトを生成するものであ
る。以下異なる部分について主に説明する。
(Embodiment 5) FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an adaptive antenna apparatus. The operation will be described below with reference to FIG. FIG. 5 shows the configuration of the adaptive antenna apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, the angle spread estimating unit 6 is eliminated and an interference wave arrival direction estimating unit 31 and an interference wave angle spread estimating unit 32 are added. It has a configuration,
An array weight for suppressing an interference wave is generated. Hereinafter, the different parts will be mainly described.

【0077】アレーアンテナ1および受信部3によっ
て、受信信号4が得られるまでの動作は上述した第1の
実施の形態と同様である。主波方向推定部5は、第1の
実施の形態における動作によって、受信部3からの出力
信号4を用いて最大電力を有する到来波の到来方向を推
定する。
The operation until the received signal 4 is obtained by the array antenna 1 and the receiving section 3 is the same as that of the first embodiment. The main wave direction estimating unit 5 estimates the arrival direction of the incoming wave having the maximum power by using the output signal 4 from the receiving unit 3 by the operation in the first embodiment.

【0078】干渉波到来方向推定部31は、受信部3の
出力信号4を用いて、干渉波の到来方向を推定する。こ
こで、干渉波とは、TDMA、FDMAの場合では、後
続する復調部9における等化器で等化できない程度の遅
延時間の到来波、あるいは、他セルからの干渉波であ
り、CDMAの場合、異なる符合に割り当てられたユー
ザを想定している。IMT−2000におけるDS−C
DMA方式の場合、高速データ通信を行うユーザと低速
データ通信あるいは音声ユーザが混在する環境下での通
信が想定され、特に高速データ通信を行うユーザに対し
ては送信電力も増加するため、他ユーザへの干渉度が増
加する。
The interference wave arrival direction estimating unit 31 estimates the arrival direction of the interference wave using the output signal 4 of the receiving unit 3. Here, in the case of TDMA and FDMA, the interference wave is an incoming wave having a delay time that cannot be equalized by an equalizer in the succeeding demodulation unit 9 or an interference wave from another cell. , Assume users assigned to different codes. DS-C in IMT-2000
In the case of the DMA system, it is assumed that communication is performed in an environment in which a user performing high-speed data communication and a low-speed data communication or a voice user coexist. In particular, transmission power increases for a user performing high-speed data communication. The degree of interference with

【0079】以下では、CDMA方式の基地局として本
実施の形態を適用した場合の動作説明する。干渉波到来
方向推定部31では、受信信号4を用いて、他ユーザに
割り当てられた符号により逆拡散を行う。逆拡散された
受信信号のI信号及びQ信号のそれぞれに対しサンプリ
ングされた信号を用い、I信号を実数部、Q信号を虚数
部として表現される複素ディジタル信号を受信信号h
(t)と表す。逆拡散後の受信信号からそれぞれ得られ
るサンプル時刻kΔT(ただし、kは自然数、ΔTはサ
ンプリング間隔)における受信信号h1(k)、h
2(k)、...、hM(k)から(数16)で示される
受信ベクトルh(k)を構成し、さらに、所定Nサンプ
ル期間毎に蓄積した受信ベクトルh(k)を用いて(数
17)の相関行列Rhを求める。この場合、相関行列Rh
は(M×M)行列となる。
The operation in the case where the present embodiment is applied as a CDMA base station will be described below. The interference wave arrival direction estimating unit 31 uses the received signal 4 to perform despreading using a code assigned to another user. Using a sampled signal for each of the I signal and the Q signal of the despread received signal, a complex digital signal expressed as a real part of the I signal and an imaginary part of the Q signal is a received signal h.
(T). Received signals h 1 (k), h at sample times kΔT (where k is a natural number and ΔT is a sampling interval) obtained from the despread received signals, respectively.
2 (k),. . . , H M (k) to form a reception vector h (k) shown in (Equation 16), and further, using the reception vectors h (k) accumulated every predetermined N sample periods, a correlation matrix of (Equation 17) Find R h . In this case, the correlation matrix R h
Is an (M × M) matrix.

【0080】[0080]

【数16】 (Equation 16)

【0081】[0081]

【数17】 [Equation 17]

【0082】次に、Capon法による到来角評価関数
を用いて、所定の角度ステップΔφ毎に到来角評価を行
う。到来角評価関数は、(数18)で示される。
Next, the arrival angle is evaluated for each predetermined angle step Δφ using the arrival angle evaluation function based on the Capon method. The arrival angle evaluation function is represented by (Equation 18).

【0083】[0083]

【数18】 (Equation 18)

【0084】到来角評価の結果の角度スペクトラムに
は、いくつかの極大値が得られるが、その中の最大のピ
ークを最大電力波とし、最大ピークを与える角度を干渉
波方向φ0とする。
Several maximum values are obtained in the angle spectrum as a result of the arrival angle evaluation. The maximum peak among them is the maximum power wave, and the angle at which the maximum peak is given is the interference wave direction φ 0 .

【0085】次に、干渉波角度広がり推定部32におけ
る動作を以下説明する。干渉波到来方向推定部31から
得られた主波方向φ0における角度広がりを(数19)
で示される角度広がり評価関数を用いて、角度広がりパ
ラメータψを所定の角度ステップΔψ毎に評価を行う。
Next, the operation of the interference wave angle spread estimating section 32 will be described below. The angular spread in the main wave direction φ 0 obtained from the interference wave arrival direction estimating unit 31 is expressed by (Equation 19)
The angle spread parameter ψ is evaluated for each predetermined angle step Δψ using the angle spread evaluation function represented by

【0086】[0086]

【数19】 [Equation 19]

【0087】(数19)における角度広がりパラメータ
ψを可変して得られる角度広がりスペクトラムに対し、
最大ピークを与える角度広がり値ψ0を推定値とする。
なお、ここでは、Capon法に対し、一般化アレーモ
ードベクトルを用いて角度広がりを推定しているが、M
USIC法、ESIPRIT法に同様に一般化アレーモ
ードベクトルを適用して角度広がり推定を行っても同様
のである。
With respect to the angle spread spectrum obtained by varying the angle spread parameter ψ in (Equation 19),
The angular spread value [psi 0 giving the maximum peak to estimate.
Note that here, the angle spread is estimated using the generalized array mode vector for the Capon method.
The same applies to the case where the angle spread estimation is performed by applying the generalized array mode vector to the USIC method and the ESIPRIT method.

【0088】ウエイト生成部30は、到来方向にアレー
アンテナの指向性を向け、到来方向と干渉波方向が同一
でない場合、干渉波方向に干渉波角度広がりに応じた幅
の指向性のヌルを形成するアレーウエイトを生成する。
所望波方向と干渉波方向が既知である場合のアレーウエ
イト形成法としてはDCMP法が代表的である。DCM
P法の詳細は、K.Takano、“An Adapt
ive ArrayUnder Directiona
l Constraint”、IEEE Trans.
AP−24(5)、1976に記載されている。拘束行
列Cは、(数20)で示すように到来方向θ0のアレー
モードベクトルa(θ0)、干渉波方向φ0のアレーモー
ドベクトルa(φ0)、さらに、ヌル幅を干渉波方向の
角度広がりに応じたものにするため、角度広がりに応じ
た干渉波方向近傍のアレーモードベクトルa(φ0―α
ψ0)、a(φ0+αψ0)からなる。ただし、αは定
数。また、拘束応答ベクトルHは(数21)で示され
る。ただし、Tは行列転置を表す。DCMP法によって
得られる最適ウエイトWoptは(数22)で示され
る。Woptをアレーウエイトとすることで、到来方向
にアレーアンテナの指向性を向け、到来方向と干渉波方
向が同一でない場合、干渉波方向に干渉波角度広がりに
応じた幅の指向性のヌルを形成するアレーウエイトを生
成することができる。なお、拘束行列C及び拘束応答ベ
クトルHとして、(数20)及び(数21)の代わり
に、(数23)及び(数24)を用いることで、拘束条
件数を4から3に減らすことができ、アレー素子数が少
ない場合、計算量の低減とアレー素子数が少ない場合へ
の適用が可能となる。
The weight generation section 30 directs the directivity of the array antenna in the arrival direction, and forms a null of directivity having a width corresponding to the spread of the interference wave in the interference wave direction when the arrival direction and the interference wave direction are not the same. To generate an array weight.
A DCMP method is typical as an array weight forming method when a desired wave direction and an interference wave direction are known. DCM
For details of the P method, see K. Takano, “An Adapt
live ArrayUnder Directiona
l Constraint ", IEEE Trans.
AP-24 (5), 1976. Constraint matrix C (number 20) array mode vector a (theta 0) DOA theta 0 as shown in, the array mode vector a (phi 0) of the interference wave direction phi 0, further, the interference wave direction null width Array mode vector a (φ 0 −α) in the vicinity of the interference wave direction corresponding to the angular spread in order to make it correspond to the angular spread of
ψ 0 ) and a (φ 0 + αψ 0 ). Where α is a constant. The constraint response vector H is represented by (Equation 21). Here, T represents matrix transposition. The optimum weight Wopt obtained by the DCMP method is represented by (Equation 22). By using the array weight as Wopt, the directivity of the array antenna is oriented in the arrival direction, and when the arrival direction and the interference wave direction are not the same, a null of directivity having a width corresponding to the interference wave angle spread is formed in the interference wave direction. Array weight can be generated. By using (Formula 23) and (Formula 24) instead of (Formula 20) and (Formula 21) as the constraint matrix C and the constraint response vector H, the number of constraint conditions can be reduced from 4 to 3. When the number of array elements is small, it is possible to reduce the amount of calculation and to apply to the case where the number of array elements is small.

【0089】[0089]

【数20】 (Equation 20)

【0090】[0090]

【数21】 (Equation 21)

【0091】[0091]

【数22】 (Equation 22)

【0092】[0092]

【数23】 (Equation 23)

【0093】[0093]

【数24】 (Equation 24)

【0094】以上のように得られたアレーウエイトを用
いて、受信ビーム形成または送信ビーム形成に用いるこ
とで、干渉波の角度広がりに応じたヌル幅を形成するこ
とができ、到来方向推定に誤差が含まれる場合でも、干
渉波の抑圧効果の高い指向性が形成されることで、受信
または送信時の通信品質の改善が図れる。
By using the array weights obtained as described above for reception beam formation or transmission beam formation, it is possible to form a null width according to the angular spread of the interference wave, and to obtain an error in the arrival direction estimation. Is included, it is possible to improve the communication quality at the time of reception or transmission by forming a directivity having a high interference wave suppressing effect.

【0095】なお、本実施の形態における主波方向推定
部5の代わりに、第2の実施の形態で説明した到来方向
推定部10と角度広がり推定部11を用いて、最大電力
波に対し到来波電力が所定値内の到来波が複数存在する
場合、それらの到来波のうち、角度広がりが最小である
到来波の到来方向にメインビームを向ける構成でもよ
い。
Note that the arrival direction estimating unit 10 and the angle spread estimating unit 11 explained in the second embodiment are used instead of the main wave direction estimating unit 5 in the present embodiment, When there are a plurality of arriving waves whose wave power is within a predetermined value, a configuration may be adopted in which the main beam is directed to the arrival direction of the arriving wave having the smallest angular spread among the arriving waves.

【0096】なお、第3の実施の形態に、本実施の形態
の干渉波到来方向推定部31と干渉波角度広がり推定部
32を用いても良く、その場合の構成は図6のようにな
り、干渉波到来方向推定部31と干渉波角度広がり推定
部32の動作は本実施の形態と同じで、その他の動作は
第3の実施の形態と同様であり、本実施の形態と同様の
効果が得られる。またこの場合も、主波方向推定部5の
代わりに、第4の実施の形態で説明した到来方向推定部
10と角度広がり推定部11を用いても良い。
The third embodiment may use the interference wave arrival direction estimating unit 31 and the interference wave angle spread estimating unit 32 of the present embodiment, and the configuration in this case is as shown in FIG. The operations of the interference wave arrival direction estimating unit 31 and the interference wave angle spread estimating unit 32 are the same as those of the present embodiment, and the other operations are the same as those of the third embodiment. Is obtained. Also in this case, the arrival direction estimation unit 10 and the angle spread estimation unit 11 described in the fourth embodiment may be used instead of the main wave direction estimation unit 5.

【0097】(実施の形態6)図7は適応アンテナ装置
の別な構成を示すブロック図である。以下図7におい
て、角度広がり推定部41の推定結果を主波方向推定部
40にフィードバックしており、この情報を用いて主波
方向推定部40における方向推定アルゴリズムを切り替
える動作を行う機能が追加されている。以下では、主に
異なる部分である主波方向推定部40の動作を図8のフ
ローチャートを用いて説明を行う。
(Embodiment 6) FIG. 7 is a block diagram showing another configuration of the adaptive antenna apparatus. In FIG. 7, the estimation result of the angle spread estimating unit 41 is fed back to the main wave direction estimating unit 40, and a function of switching the direction estimation algorithm in the main wave direction estimating unit 40 using this information is added. ing. Hereinafter, the operation of the main wave direction estimating unit 40, which is a different part, will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0098】アレーアンテナ1および受信部3によっ
て、受信信号4が得られるまでの動作は上述した第1の
実施の形態と同様である(s70)。主波方向推定部4
0はまず、受信信号4に対し、第1の到来方向推定処理
により到来方向を推定する(s71)。ここで第1の到
来方向推定処理は(数2)で示された相関行列演算(s
71−1)後に、(数3)あるいは(数12)で示され
る到来方向推定評価関数演算(s71−2)を行う。得
られた到来方向推定結果を角度広がり推定部41に入力
し、角度広がり推定値を得る(s72)。得られた角度
広がり値φと所定値ASとの比較を行い(s73)、φ
≦ASである場合、その時の到来方向推定値を最終的な
推定値とする(s74)。一方、φ>ASである場合、
第2の到来方向推定処理を行う(s75)。ここで、第
2の到来方向推定処理は、(数2)で示された相関行列
演算(s75−1)後に、得られた相関行列に対しサブ
アレー素子数Msによる空間スムージング処理を更に行
い(s75−2)、それにより得られた相関行列Rsを
用いて、(数3)あるいは(数12)で示される到来方
向推定評価関数演算を行う(s75−3)。ただし、M
s≦Mである。これにより得られた到来方向推定値を最
終的な推定値とする(s74)。なお、空間スムージン
グ処理に関しての詳細は、文献Pillai et al, "Forward
/Backward Spatial Smoothing Techniques for Coheren
t Signal Identification", IEEE Trans. on Acoustic
s, speech and signal processing, VOL.37, NO.1, 198
9等に記載されている。
The operation until the received signal 4 is obtained by the array antenna 1 and the receiving section 3 is the same as that of the first embodiment (s70). Main wave direction estimator 4
0 first estimates the arrival direction of the received signal 4 by the first arrival direction estimation processing (s71). Here, the first direction-of-arrival estimation processing is a correlation matrix operation (s
71-1) After that, the arrival direction estimation evaluation function calculation (s71-2) shown in (Equation 3) or (Equation 12) is performed. The obtained arrival direction estimation result is input to the angle spread estimating unit 41 to obtain an angle spread estimated value (s72). The obtained angular spread value φ is compared with a predetermined value AS (s73), and φ
If ≤AS, the arrival direction estimation value at that time is used as the final estimation value (s74). On the other hand, when φ> AS,
A second direction-of-arrival estimation process is performed (s75). Here, in the second direction-of-arrival estimation processing, after the correlation matrix operation (s75-1) shown in (Equation 2), the obtained correlation matrix is further subjected to spatial smoothing processing using the number Ms of sub-array elements (s75). -2) Using the correlation matrix Rs obtained thereby, an arrival direction estimation evaluation function calculation represented by (Equation 3) or (Equation 12) is performed (s75-3). Where M
s ≦ M. The direction-of-arrival estimation value obtained in this way is used as the final estimation value (s74). For details on the spatial smoothing process, see the document Pilai et al, "Forward
/ Backward Spatial Smoothing Techniques for Coheren
t Signal Identification ", IEEE Trans. on Acoustic
s, speech and signal processing, VOL.37, NO.1, 198
9 mag.

【0099】以上のように本実施の形態では、角度広が
りの大きさにより、主波方向推定部40における到来方
向推定アルゴリズムを切り替えることが可能となる。す
なわち、角度広がりが所定値より大きい場合、主波方向
推定部40における到来方向推定アルゴリズムは空間ス
ムージング処理を加えたアルゴリズムに切り替わる。角
度広がりが10度を超える大きさになると、角度広がり
を構成する素波間が相関性の高いマルチパスとして見え
るようになるため、相関行列のランクが低下し、到来波
を高精度に推定できなくなる。そのため、本実施の形態
で示したように空間スムージングを加えた到来方向推定
処理を行うことで推定精度の改善が可能となる。逆に角
度広がりが十分小さい領域では、空間スムージング処理
時のアレーアンテナのサブアレー化によるアレー開口面
が小さくなることによる推定精度の劣化を防ぐことがで
きる。
As described above, in the present embodiment, it is possible to switch the direction-of-arrival estimation algorithm in main wave direction estimating section 40 depending on the magnitude of the angular spread. That is, when the angle spread is larger than the predetermined value, the arrival direction estimation algorithm in the main wave direction estimation unit 40 switches to an algorithm to which spatial smoothing processing is added. When the angle spread exceeds 10 degrees, the rays constituting the angle spread appear as multipaths with high correlation, so that the rank of the correlation matrix decreases and the incoming wave cannot be estimated with high accuracy. . Therefore, the estimation accuracy can be improved by performing the direction-of-arrival estimation processing to which spatial smoothing is added as shown in the present embodiment. Conversely, in a region where the angular spread is sufficiently small, it is possible to prevent deterioration in estimation accuracy due to a reduction in the array aperture surface due to the sub-array of the array antenna during the spatial smoothing process.

【0100】なお、本発明を実施の形態3で説明した主
波方向推定部に対しても同様に角度広がりに応じて到来
方向推定アルゴリズムを切り替えてもよい。
It should be noted that the direction-of-arrival estimation algorithm may be similarly switched according to the angular spread for the main-wave direction estimating unit described in the third embodiment of the present invention.

【0101】なお、本発明を実施の形態2、4及び5で
説明した到来方向推定部に対しても同様に角度広がりに
応じて到来方向推定アルゴリズムを切り替えてもよい。
It is to be noted that the arrival direction estimating algorithm described in the second, fourth and fifth embodiments of the present invention may be similarly switched according to the angle spread.

【0102】なお、本発明を実施の形態5で説明した干
渉波到来方向推定部に対しても同様に角度広がりに応じ
て到来方向推定アルゴリズムを切り替えてもよい。
It is to be noted that the direction-of-arrival estimation algorithm may be similarly switched in accordance with the angular spread for the direction-of-arrival-of-interference-wave estimating unit described in the fifth embodiment of the present invention.

【0103】[0103]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、到来方向
推定と角度広がり推定結果に応じて受信時あるいは送信
時のアレーアンテナの指向性を、無線局の位置に対し、
適応的にビーム方向とビーム幅を可変することができ
る。さらに、干渉局が存在する場合は、干渉波方向にヌ
ルを形成することができ、そのヌル幅を角度広がりに応
じて可変することができる。これらにより、本発明を複
数の端末局と通信を行う必要のある移動体通信の基地局
に適応することで、端末間の干渉低減ができ、通信品質
の改善及びシステム容量の向上を行うことができる。
As described above, according to the present invention, the directivity of the array antenna at the time of reception or transmission is changed with respect to the position of the radio station in accordance with the arrival direction estimation and the angle spread estimation result.
The beam direction and beam width can be adaptively varied. Further, when an interference station exists, a null can be formed in the direction of the interference wave, and the null width can be changed according to the angular spread. Thus, by applying the present invention to a mobile communication base station that needs to communicate with a plurality of terminal stations, interference between terminals can be reduced, and communication quality and system capacity can be improved. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1における適応アンテナ装
置の構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an adaptive antenna device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】同実施の形態2における適応アンテナ装置の構
成を示すブロック図
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an adaptive antenna device according to the second embodiment.

【図3】同実施の形態3における適応アンテナ装置の構
成を示すブロック図
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an adaptive antenna device according to the third embodiment.

【図4】同実施の形態4における適応アンテナ装置の構
成を示すブロック図
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an adaptive antenna device according to the fourth embodiment.

【図5】同実施の形態5における適応アンテナ装置の構
成を示すブロック図
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an adaptive antenna device according to the fifth embodiment.

【図6】同実施の形態5における適応アンテナ装置の構
成を示すブロック図
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an adaptive antenna device according to the fifth embodiment.

【図7】同実施の形態6における適応アンテナ装置の構
成を示すブロック図
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an adaptive antenna device according to the sixth embodiment.

【図8】同実施の形態6における到来方向推定処理部の
動作を示すフローチャート
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of an arrival direction estimation processing unit according to the sixth embodiment.

【図9】従来の適応アンテナ装置の構成を示すブロック
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a conventional adaptive antenna device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アレーアンテナ 1―1〜1―M アンテナ素子 2―1〜2―M 高周波信号 3―1〜3―M 受信部 4―1〜4―M 受信信号 5 主波方向推定部 6 角度広がり推定部 7 ウエイト生成部 8 受信ビーム形成部 9 復調部 Reference Signs List 1 array antenna 1-1 to 1-M antenna element 2-1 to 2-M high frequency signal 3-1 to 3-M receiving unit 4-1 to 4-M received signal 5 main wave direction estimating unit 6 angle spread estimating unit 7 weight generator 8 receive beamformer 9 demodulator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯田 泰明 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 星野 正幸 神奈川県横浜市港北区綱島東4丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 Fターム(参考) 5J021 AA06 CA06 DB02 DB03 EA04 FA06 FA14 FA15 FA16 FA17 FA20 FA24 FA26 FA29 FA32 GA02 GA06 HA05 HA10 5K059 CC04 DD32  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Yasuaki Yuda 3-10-1, Higashi-Mita, Tama-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside Matsushita Giken Co., Ltd. (72) Inventor Masayuki Hoshino 4-chome Tsunashima Higashi, Kohoku-ku, Yokohama-shi, Kanagawa No.3-1 F-term in Matsushita Communication Industrial Co., Ltd. (reference) 5J021 AA06 CA06 DB02 DB03 EA04 FA06 FA14 FA15 FA16 FA17 FA20 FA24 FA26 FA29 FA32 GA02 GA06 HA05 HA10 5K059 CC04 DD32

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のアンテナ素子で構成されるアレー
アンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受
信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受
信部と、前記受信部の出力信号を用いて最大電力を有す
る到来波の到来方向を推定する主波方向推定部と、前記
主波方向推定部の出力を用いて前記最大電力を有する到
来波の到来方向における角度広がりを推定する角度広が
り推定部と、前記最大電力を有する到来波の到来方向に
前記アレーアンテナの指向性を向け、さらにそのビーム
幅は前記角度広がり推定部の推定結果を基に可変するア
レーウエイトを生成するウエイト生成部と、前記受信部
の出力信号に前記アレーウエイトを乗算し合成する受信
ビーム形成部と、前記受信ビーム形成部の出力信号に対
し復調処理を行う復調部とを有する適応アンテナ装置。
An array antenna including a plurality of antenna elements, a receiving unit that performs orthogonal detection after frequency conversion of a signal of an incoming wave received by each antenna element of the array antenna, and an output signal of the receiving unit. A main wave direction estimating unit for estimating an arrival direction of an incoming wave having a maximum power, and an angular spread estimating an angular spread in an arrival direction of the incoming wave having the maximum power using an output of the main wave direction estimating unit. An estimating unit, and a weight generating unit that directs the directivity of the array antenna in an arrival direction of the arriving wave having the maximum power, and further generates an array weight whose beam width varies based on the estimation result of the angle spread estimating unit. A receiving beam forming unit that multiplies the output signal of the receiving unit by the array weight and combines the received signal, and a demodulation unit that performs demodulation processing on the output signal of the receiving beam forming unit. An adaptive antenna device having a tuning unit.
【請求項2】 複数のアンテナ素子で構成されるアレー
アンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受
信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受
信部と、前記受信部の出力信号を用いて複数の到来波の
到来方向及びそれらの電力を推定する到来方向推定部
と、前記到来方向推定部の出力を用いて前記複数の到来
波から最大電力波を選択し、前記複数の到来波のうち、
前記最大電力波に対して電力が所定値以内の到来波に対
し角度広がりを推定する角度広がり推定部と、前記最大
電力波に対し到来波電力が所定値以内の到来波が存在す
る場合には角度広がりが最小となる方向に、存在しない
場合は前記最大電力波方向に、前記アレーアンテナの指
向性を向けるアレーウエイトを生成するウエイト生成部
と、前記受信部の出力信号に前記アレーウエイトを乗算
し合成する受信ビーム形成部と、前記受信ビーム形成部
の出力信号に対し復調処理を行う復調部とを有する適応
アンテナ装置。
2. An array antenna comprising a plurality of antenna elements, a receiving unit for performing quadrature detection after frequency conversion of an incoming wave signal received by each antenna element of the array antenna, and an output signal of the receiving unit. A direction-of-arrival estimating unit for estimating the directions of arrival and their powers of a plurality of arriving waves, and selecting a maximum power wave from the plurality of arriving waves by using an output of the direction-of-arrival estimating unit; Of which
An angle spread estimator for estimating an angle spread for an incoming wave whose power is within a predetermined value for the maximum power wave, and an incoming wave whose incoming wave power is within a predetermined value for the maximum power wave exists. A weight generation unit for generating an array weight for directing the directivity of the array antenna in the direction in which the angular spread is minimized, or in the case of the maximum power wave direction when not present, and multiplying the output signal of the reception unit by the array weight; An adaptive antenna device, comprising: a receiving beam forming unit for performing combining and demodulation;
【請求項3】 複数のアンテナ素子で構成されるアレー
アンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受
信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受
信部と、前記受信部の出力信号を用いて最大電力を有す
る到来波の到来方向を推定する主波方向推定部と、前記
主波方向推定部の出力を用いて前記最大電力を有する到
来波の到来方向における角度広がりを推定する角度広が
り推定部と、前記最大電力を有する到来波の到来方向に
前記アレーアンテナの指向性を向けるアレーウエイトを
生成するウエイト生成部と、送信信号に対し前記アレー
ウエイトを乗算する送信ビーム形成部と、前記送信ビー
ム形成部の出力を前記アレーアンテナから送信する送信
部とを有する適応アンテナ装置。
3. An array antenna comprising a plurality of antenna elements, a receiving section for performing quadrature detection after frequency conversion of an incoming wave signal received by each antenna element of the array antenna, and an output signal of the receiving section. A main wave direction estimating unit for estimating an arrival direction of an incoming wave having a maximum power, and an angular spread estimating an angular spread in an arrival direction of the incoming wave having the maximum power using an output of the main wave direction estimating unit. An estimation unit, a weight generation unit that generates an array weight that directs the directivity of the array antenna in the arrival direction of the arriving wave having the maximum power, a transmission beam forming unit that multiplies a transmission signal by the array weight, A transmitting unit that transmits an output of a transmission beam forming unit from the array antenna.
【請求項4】 複数のアンテナ素子で構成されるアレー
アンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受
信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受
信部と、前記受信部の出力信号を用いて複数の到来波の
到来方向及びそれらの電力を推定する到来方向推定部
と、前記到来方向推定部の出力を用いて前記複数の到来
方向から最大電力波を選択し、前記複数の到来波のう
ち、前記最大電力波に対して電力が所定値以内の到来波
に対し角度広がりを推定する角度広がり推定部と、前記
最大電力波に対し到来波電力が所定値内の到来波が存在
する場合は角度広がりが最小となる方向に、存在しない
場合は前記最大電力波方向に、前記アレーアンテナの指
向性を向けるアレーウエイトを生成するウエイト生成部
と、送信信号に対し前記アレーウエイトを乗算する送信
ビーム形成部と、前記送信ビーム形成部の出力を前記ア
レーアンテナから送信する送信部とを有する適応アンテ
ナ装置。
4. An array antenna comprising a plurality of antenna elements, a receiving section for performing quadrature detection after frequency conversion of an incoming wave signal received by each antenna element of the array antenna, and an output signal of the receiving section. A direction-of-arrival estimating unit for estimating the directions of arrival and their power of a plurality of incoming waves using the output of the direction-of-arrival estimating unit to select a maximum power wave from the plurality of directions of arrival, Among them, there is an angle spread estimating unit for estimating an angle spread for an incoming wave whose power is within a predetermined value for the maximum power wave, and an incoming wave whose incoming wave power is within a predetermined value for the maximum power wave exists. In the case where the angular spread is minimized, when not present, in the direction of the maximum power wave, a weight generation unit that generates an array weight for directing the directivity of the array antenna, An adaptive antenna device comprising: a transmission beam forming unit that multiplies an array weight; and a transmitting unit that transmits an output of the transmission beam forming unit from the array antenna.
【請求項5】 ウエイト生成部が形成する指向性のビー
ム幅は角度広がり推定部の推定結果を基に可変する請求
項2又は4記載の適応アンテナ装置。
5. The adaptive antenna apparatus according to claim 2, wherein a beam width of the directivity formed by the weight generation unit is changed based on an estimation result of the angle spread estimation unit.
【請求項6】 ウエイト生成部は角度広がりが所定値よ
り大きい場合、ビーム幅を狭めた指向性ビームを形成す
る請求項1、3又は5記載の適応アンテナ装置。
6. The adaptive antenna device according to claim 1, wherein the weight generating section forms a directional beam having a reduced beam width when the angular spread is larger than a predetermined value.
【請求項7】 複数のアンテナ素子で構成されるアレー
アンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受
信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受
信部と、前記受信部の出力信号を用いて最大電力を有す
る到来波の到来方向を推定する主波方向推定部と、前記
受信部の出力信号を用いて干渉波の到来方向を推定する
干渉波到来方向推定部と、前記干渉波到来方向推定部の
出力を用いて前記干渉波の到来方向の角度広がりを推定
する干渉波角度広がり推定部と、前記最大電力を有する
到来波の到来方向に前記アレーアンテナの指向性を向
け、前記最大電力を有する到来波の方向と前記干渉波の
到来方向が同一でない場合、前記干渉波の到来方向に、
干渉波角度広がりに応じた幅の指向性のヌルを形成する
アレーウエイトを生成するウエイト生成部と、前記受信
部の出力信号に前記アレーウエイトを乗算し合成する受
信ビーム形成部と、前記受信ビーム形成部の出力信号に
対し復調処理を行う復調部とを有する適応アンテナ装
置。
7. An array antenna composed of a plurality of antenna elements, a receiving section for performing quadrature detection after frequency conversion of an incoming wave signal received by each antenna element of the array antenna, and an output signal of the receiving section. A main wave direction estimating unit for estimating the direction of arrival of the arriving wave having the maximum power, an interference wave arrival direction estimating unit for estimating the direction of arrival of the interference wave using an output signal of the receiving unit, and An interference wave angle spread estimating unit for estimating an angular spread of the direction of arrival of the interference wave using an output of a direction estimating unit, and directing the directivity of the array antenna in the direction of arrival of the incoming wave having the maximum power; If the direction of the incoming wave having power and the direction of arrival of the interference wave are not the same, in the direction of arrival of the interference wave,
A weight generation unit that generates an array weight that forms a null of directivity having a width corresponding to the interference wave angle spread; a reception beam formation unit that multiplies an output signal of the reception unit by the array weight to synthesize the reception beam; An adaptive antenna device comprising: a demodulation unit that performs demodulation processing on an output signal of a formation unit.
【請求項8】 複数のアンテナ素子で構成されるアレー
アンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受
信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受
信部と、前記受信部の出力信号を用いて複数の到来波の
到来方向及びそれらの電力を推定する到来方向推定部
と、前記到来方向推定部の出力を用いて前記複数の到来
波から最大電力波を選択し、前記複数の到来波のうち、
前記最大電力波に対して電力が所定値以内の到来波に対
し角度広がりを推定する角度広がり推定部と、前記受信
部の出力信号を用いて干渉波の到来方向を推定する干渉
波到来方向推定部と、前記干渉波到来方向推定部の出力
を用いて前記干渉波の到来方向の角度広がりを推定する
干渉波角度広がり推定部と、前記最大電力波に対し到来
波電力が所定値以内の到来波が存在する場合には角度広
がりが最小となる方向に、存在しない場合は前記最大電
力波方向に、前記アレーアンテナの指向性を向け、前記
アレーアンテナの指向性を向けた方向と前記干渉波の到
来方向が同一でない場合、前記干渉波の到来方向に、干
渉波角度広がりに応じた幅の指向性のヌルを形成するア
レーウエイトを生成するウエイト生成部と、前記受信部
の出力信号に前記アレーウエイトを乗算し合成する受信
ビーム形成部と、前記受信ビーム形成部の出力信号に対
し復調処理を行う復調部とを有する適応アンテナ装置。
8. An array antenna including a plurality of antenna elements, a receiving unit that performs quadrature detection after frequency conversion of an incoming wave signal received by each antenna element of the array antenna, and an output signal of the receiving unit. A direction-of-arrival estimating unit for estimating the directions of arrival and their powers of a plurality of arriving waves, and selecting a maximum power wave from the plurality of arriving waves by using an output of the direction-of-arrival estimating unit; Of which
An angle spread estimator for estimating an angle spread for an incoming wave whose power is within a predetermined value with respect to the maximum power wave, and an interference wave arrival direction estimating for estimating an arrival direction of the interference wave using an output signal of the receiver. An interference wave angle spread estimating unit for estimating an angular spread of the direction of arrival of the interference wave using an output of the interference wave arrival direction estimating unit; and an arrival wave whose arrival wave power is within a predetermined value with respect to the maximum power wave. When a wave is present, the direction of the array antenna is directed in the direction in which the angular spread is minimized, and when not present, in the direction of the maximum power wave, the direction in which the directivity of the array antenna is directed and the interference wave If the arrival directions of the interference waves are not the same, a weight generation unit that generates an array weight that forms a directional null having a width corresponding to the interference wave angle spread in the arrival direction of the interference wave, and an output signal of the reception unit. Adaptation has a receive beam forming unit for multiplying the rate weights synthesis, and a demodulation section that performs demodulation processing on the output signal of the receiving beam forming unit antenna device.
【請求項9】 複数のアンテナ素子で構成されるアレー
アンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受
信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受
信部と、前記受信部の出力信号を用いて最大電力を有す
る到来波の到来方向を推定する主波方向推定部と、前記
受信部の出力信号を用いて干渉波到来方向を推定する干
渉波到来方向推定部と、前記干渉波到来方向推定部の出
力を用いて前記干渉波到来方向の角度広がりを推定する
干渉波角度広がり推定部と、前記最大電力を有する到来
波の到来方向に前記アレーアンテナの指向性を向け、前
記最大電力を有する到来波の方向と前記干渉波の到来方
向が同一でない場合、前記干渉波の到来方向に、干渉波
角度広がりに応じた幅の指向性のヌルを形成するアレー
ウエイトを生成するウエイト生成部と、送信信号に対し
前記アレーウエイトを乗算する送信ビーム形成部と、前
記送信ビーム形成部の出力を前記アレーアンテナから送
信する送信部とを有する適応アンテナ装置。
9. An array antenna including a plurality of antenna elements, a receiving unit that performs quadrature detection after frequency conversion of a signal of an incoming wave received by each antenna element of the array antenna, and an output signal of the receiving unit. A main wave direction estimator for estimating the direction of arrival of an incoming wave having the maximum power, an interference wave arrival direction estimator for estimating the direction of arrival of an interference wave using an output signal of the receiver, and the interference wave arrival direction. An interference wave angle spread estimating unit that estimates the angular spread of the direction of arrival of the interference wave using the output of the estimating unit, and directs the directivity of the array antenna to the direction of arrival of the incoming wave having the maximum power, and sets the maximum power. If the direction of the arriving wave and the direction of arrival of the interference wave are not the same, an array weight that forms a directional null having a width corresponding to the angle spread of the interference wave is generated in the direction of arrival of the interference wave. An adaptive antenna apparatus comprising: a weight generation unit; a transmission beam forming unit that multiplies a transmission signal by the array weight; and a transmission unit that transmits an output of the transmission beam forming unit from the array antenna.
【請求項10】 複数のアンテナ素子で構成されるアレ
ーアンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で
受信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する
受信部と、前記受信部の出力信号を用いて複数の到来波
の到来方向及びそれらの電力を推定する到来方向推定部
と、前記到来方向推定部の出力を用いて前記複数の到来
波から最大電力波を選択し、前記複数の到来波のうち、
前記最大電力波に対して電力が所定値以内の到来波に対
し角度広がりを推定する角度広がり推定部と、前記受信
部の出力信号を用いて干渉波の到来方向を推定する干渉
波到来方向推定部と、前記干渉波到来方向推定部の出力
を用いて前記干渉波の到来方向の角度広がりを推定する
干渉波角度広がり推定部と、前記最大電力波に対し到来
波電力が所定値以内の到来波が存在する場合には角度広
がりが最小となる方向に、存在しない場合は前記最大電
力波方向に、前記アレーアンテナの指向性を向け、前記
アレーアンテナの指向性を向けた方向と前記干渉波の到
来方向が同一でない場合、前記干渉波の到来方向に、干
渉波角度広がりに応じた幅の指向性のヌルを形成するア
レーウエイトを生成するウエイト生成部と、送信信号に
対し前記アレーウエイトを乗算する送信ビーム形成部
と、前記送信ビーム形成部の出力を前記アレーアンテナ
から送信する送信部とを有する適応アンテナ装置。
10. An array antenna including a plurality of antenna elements, a receiving unit that performs quadrature detection after frequency conversion of an incoming wave signal received by each antenna element of the array antenna, and an output signal of the receiving unit. A direction-of-arrival estimating unit for estimating the directions of arrival and their powers of a plurality of arriving waves, and selecting a maximum power wave from the plurality of arriving waves by using an output of the direction-of-arrival estimating unit; Of which
An angle spread estimator for estimating an angle spread for an incoming wave whose power is within a predetermined value with respect to the maximum power wave, and an interference wave arrival direction estimating for estimating an arrival direction of the interference wave using an output signal of the receiver. An interference wave angle spread estimating unit for estimating an angular spread of the direction of arrival of the interference wave using an output of the interference wave arrival direction estimating unit; and an arrival wave whose arrival wave power is within a predetermined value with respect to the maximum power wave. When a wave is present, the direction of the array antenna is directed in the direction in which the angular spread is minimized, and when not present, in the direction of the maximum power wave, the direction in which the directivity of the array antenna is directed and the interference wave If the arrival directions of the interference waves are not the same, a weight generation unit that generates an array weight that forms a directional null having a width corresponding to the interference wave angle spread in the arrival direction of the interference wave; and Adaptive antenna device comprising a transmitting beamformer for multiplying the site, and a transmission unit for transmitting an output of the transmit beam forming unit from said array antenna.
【請求項11】 到来波の角度広がりの大きさにより、
主波方向推定部における到来方向推定アルゴリズムを切
り替える請求項1、3又は6記載の適応アンテナ装置。
11. According to the magnitude of the angular spread of the arriving wave,
The adaptive antenna device according to claim 1, 3 or 6, wherein the arrival direction estimation algorithm in the main wave direction estimation unit is switched.
【請求項12】 到来波の角度広がりの大きさにより、
到来方向推定部における到来方向推定アルゴリズムを切
り替える請求項2、4、5、8又は10記載の適応アン
テナ装置。
12. According to the magnitude of the angular spread of the arriving wave,
The adaptive antenna device according to claim 2, 4, 5, 8, or 10, wherein a direction of arrival estimation algorithm in the direction of arrival estimation unit is switched.
【請求項13】 干渉波の角度広がりの大きさにより、
干渉波到来方向推定部における到来方向推定アルゴリズ
ムを切り替える請求項7ないし10のいずれか記載の適
応アンテナ装置。
13. According to the magnitude of the angular spread of the interference wave,
The adaptive antenna device according to claim 7, wherein an arrival direction estimation algorithm in the interference wave arrival direction estimation unit is switched.
【請求項14】 角度広がりが予め決められた値より大
きい場合に、到来方向推定アルゴリズムを空間スムージ
ング処理を加えたアルゴリズムに切り替える請求項1
1、12又は13記載の適応アンテナ装置。
14. The method according to claim 1, wherein when the angular spread is larger than a predetermined value, the arrival direction estimation algorithm is switched to an algorithm to which a spatial smoothing process is added.
14. The adaptive antenna device according to 1, 12, or 13.
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